उच्च-फ्रिक्वेंसी प्रिंटेड सर्किट बोर्ड विकसित करताना emc विचारात घेणे. पीसीबी लेआउट तंत्र

नोकिया

ॲनालॉग आणि डिजिटल सर्किट्रीमधील महत्त्वपूर्ण फरकांमुळे, सर्किटचा ॲनालॉग भाग उर्वरित भागांपासून वेगळा करणे आवश्यक आहे आणि वायरिंग करताना विशेष पद्धती आणि नियमांचे पालन करणे आवश्यक आहे. गैर-आदर्श पीसीबी कार्यक्षमतेचे परिणाम उच्च-फ्रिक्वेंसी ॲनालॉग सर्किट्समध्ये विशेषतः लक्षात येण्याजोगे आहेत, परंतु या लेखात वर्णन केलेल्या सामान्य प्रकारच्या त्रुटी ऑडिओ फ्रिक्वेन्सी श्रेणीमध्ये कार्यरत असलेल्या डिव्हाइसेसच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करू शकतात.

या लेखाचा हेतू PCB डिझायनर्सद्वारे केलेल्या सामान्य चुकांवर चर्चा करणे, गुणवत्तेच्या कार्यक्षमतेवर या चुकांचा प्रभाव वर्णन करणे आणि उद्भवलेल्या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी शिफारसी प्रदान करणे हा आहे.

मुद्रित सर्किट बोर्ड - सर्किट घटक

केवळ क्वचित प्रसंगी एनालॉग सर्किट पीसीबीला राउट केले जाऊ शकते जेणेकरुन ते सादर केलेल्या प्रभावांचा सर्किटच्या ऑपरेशनवर कोणताही परिणाम होणार नाही. त्याच वेळी, असा कोणताही प्रभाव कमी केला जाऊ शकतो जेणेकरून डिव्हाइसच्या ॲनालॉग सर्किटरीची वैशिष्ट्ये मॉडेल आणि प्रोटोटाइप सारखीच असतील.

मांडणी

डिजिटल सर्किट्सचे विकसक उत्पादित बोर्डवर जंपर्स जोडून किंवा त्याउलट, अनावश्यक कंडक्टर काढून टाकून, प्रोग्राम करण्यायोग्य चिप्सच्या ऑपरेशनमध्ये बदल करून, पुढील विकासाकडे त्वरीत हलवून लहान त्रुटी सुधारू शकतात. एनालॉग सर्किटसाठी असे नाही. या लेखात चर्चा केलेल्या काही सामान्य त्रुटी जंपर्स जोडून किंवा अतिरिक्त कंडक्टर काढून दुरुस्त केल्या जाऊ शकत नाहीत. ते संपूर्ण मुद्रित सर्किट बोर्ड निष्क्रिय करू शकतात आणि करतील.

डिजीटल सर्किट डिझायनरने अशा सुधारणा पद्धतींचा वापर करून डिझाईन उत्पादनास सादर करण्यापूर्वी या लेखात सादर केलेली सामग्री वाचणे आणि समजून घेणे खूप महत्वाचे आहे. थोडे डिझाइन लक्ष आणि संभाव्य पर्यायांची चर्चा केवळ पीसीबीला स्क्रॅप होण्यापासून प्रतिबंधित करणार नाही तर सर्किटच्या लहान ॲनालॉग भागामध्ये एकूण त्रुटींची किंमत देखील कमी करेल. त्रुटी शोधणे आणि त्यांचे निराकरण केल्याने शेकडो तास वाया जाऊ शकतात. प्रोटोटाइपिंग ही वेळ एक दिवस किंवा त्यापेक्षा कमी करू शकते. ब्रेडबोर्ड तुमचे सर्व ॲनालॉग सर्किट.

आवाज आणि हस्तक्षेप स्रोत

आवाज आणि हस्तक्षेप हे मुख्य घटक आहेत जे सर्किटची गुणवत्ता मर्यादित करतात. हस्तक्षेप एकतर स्त्रोतांद्वारे उत्सर्जित केला जाऊ शकतो किंवा सर्किट घटकांवर प्रेरित होऊ शकतो. ॲनालॉग सर्किट्री बहुधा मुद्रित सर्किट बोर्डवर हाय-स्पीड डिजिटल घटकांसह असते, ज्यामध्ये डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर ( डीएसपी).

उच्च वारंवारता लॉजिक सिग्नल लक्षणीय RF हस्तक्षेप निर्माण करतात ( RFI). ध्वनी उत्सर्जनाच्या स्त्रोतांची संख्या प्रचंड आहे: डिजिटल सिस्टीम, मोबाईल फोन, रेडिओ आणि टेलिव्हिजन, फ्लूरोसंट दिवे, वैयक्तिक संगणक, वीज इत्यादींसाठी मुख्य ऊर्जा पुरवठा. जरी एनालॉग सर्किट ऑडिओ फ्रिक्वेंसी रेंजमध्ये कार्यरत असले तरीही, रेडिओ फ्रिक्वेंसी हस्तक्षेप आउटपुट सिग्नलमध्ये लक्षणीय आवाज निर्माण करू शकतो.

एकूण यंत्राच्या यांत्रिक कार्यक्षमतेचे निर्धारण करण्यासाठी पीसीबी डिझाइनची निवड हा एक महत्त्वाचा घटक आहे. मुद्रित सर्किट बोर्डच्या निर्मितीसाठी, वेगवेगळ्या दर्जाच्या स्तरांची सामग्री वापरली जाते. जर मुद्रित सर्किट बोर्ड निर्माता जवळपास असेल तर ते विकसकासाठी सर्वात योग्य आणि सोयीस्कर असेल. या प्रकरणात, प्रतिरोधकता आणि डायलेक्ट्रिक स्थिरता नियंत्रित करणे सोपे आहे - मुद्रित सर्किट बोर्ड सामग्रीचे मुख्य पॅरामीटर्स. दुर्दैवाने, हे पुरेसे नाही आणि ज्वलनशीलता, उच्च-तापमान स्थिरता आणि हायग्रोस्कोपीसिटी गुणांक यासारख्या इतर पॅरामीटर्सचे ज्ञान अनेकदा आवश्यक असते. हे पॅरामीटर्स केवळ मुद्रित सर्किट बोर्डच्या उत्पादनात वापरल्या जाणार्या घटकांच्या निर्मात्याद्वारे ओळखले जाऊ शकतात.

स्तरित साहित्य निर्देशांकांद्वारे नियुक्त केले जाते FR ( ज्वाला प्रतिरोधक, इग्निशनचा प्रतिकार) आणि G. निर्देशांक FR-1 असलेल्या सामग्रीमध्ये सर्वाधिक ज्वलनशीलता आहे, आणि FR-5 - सर्वात कमी. G10 आणि G11 निर्देशांक असलेल्या सामग्रीमध्ये विशेष वैशिष्ट्ये आहेत. मुद्रित सर्किट बोर्ड सामग्री टेबलमध्ये दिली आहे. १.

FR-1 श्रेणी PCB वापरू नका. FR-1 PCB ची अनेक उदाहरणे आहेत ज्यांना उच्च-शक्तीच्या घटकांमुळे थर्मल नुकसान झाले आहे. या श्रेणीतील मुद्रित सर्किट बोर्ड कार्डबोर्डसारखेच असतात.

FR-4 चा वापर अनेकदा औद्योगिक उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये केला जातो, तर FR-2 घरगुती उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये वापरला जातो. या दोन श्रेणी उद्योगात प्रमाणित आहेत, आणि FR-2 आणि FR-4 PCB बहुतेक अनुप्रयोगांसाठी योग्य असतात. परंतु कधीकधी या श्रेणींची अपूर्ण वैशिष्ट्ये इतर सामग्रीचा वापर करण्यास भाग पाडतात. उदाहरणार्थ, अत्यंत उच्च-वारंवारता अनुप्रयोगांसाठी, फ्लोरोप्लास्टिक आणि अगदी सिरेमिक देखील मुद्रित सर्किट बोर्ड सामग्री म्हणून वापरले जातात. तथापि, पीसीबी सामग्री जितकी अधिक विदेशी असेल तितकी किंमत जास्त असू शकते.

पीसीबी सामग्री निवडताना, त्याच्या हायग्रोस्कोपिकिटीकडे विशेष लक्ष द्या, कारण या पॅरामीटरचा बोर्डच्या इच्छित वैशिष्ट्यांवर तीव्र नकारात्मक प्रभाव पडू शकतो - पृष्ठभागावरील प्रतिकार, गळती, उच्च-व्होल्टेज इन्सुलेट गुणधर्म (ब्रेकडाउन आणि स्पार्किंग) आणि यांत्रिक शक्ती. ऑपरेटिंग तापमानाकडे देखील लक्ष द्या. हॉट स्पॉट्स अनपेक्षित ठिकाणी येऊ शकतात, जसे की मोठ्या डिजिटल इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या जवळ जे उच्च फ्रिक्वेन्सीवर स्विच करतात. असे क्षेत्र थेट ॲनालॉग घटकांच्या खाली स्थित असल्यास, वाढलेले तापमान ॲनालॉग सर्किटच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करू शकते.

तक्ता 1

पीसीबी सामग्री निवडल्यानंतर, पीसीबी फॉइलची जाडी निश्चित करणे आवश्यक आहे. हे पॅरामीटर प्रामुख्याने वाहत्या प्रवाहाच्या कमाल मूल्यावर आधारित निवडले जाते. शक्य असल्यास, अत्यंत पातळ फॉइल वापरणे टाळण्याचा प्रयत्न करा.

मुद्रित फलक स्तरांची संख्या

एकूण सर्किट जटिलता आणि गुणवत्तेची आवश्यकता यावर अवलंबून, डिझाइनरने पीसीबीच्या स्तरांची संख्या निश्चित करणे आवश्यक आहे.

सिंगल लेयर पीसीबी

स्वस्त फॉइल मटेरियल (FR-1 किंवा FR-2) वापरून एकल-बाजूच्या बोर्डवर अतिशय साधे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बनवले जातात आणि अनेकदा दुहेरी बाजूच्या बोर्डसारखे अनेक जंपर्स असतात. मुद्रित सर्किट बोर्ड तयार करण्याची ही पद्धत केवळ कमी-फ्रिक्वेंसी सर्किट्ससाठी शिफारसीय आहे. खाली वर्णन केलेल्या कारणांसाठी, एकल-बाजूचे मुद्रित सर्किट बोर्ड हस्तक्षेपास अत्यंत संवेदनशील असतात . एक चांगला एकतर्फी पीसीबी अनेक कारणांमुळे डिझाइन करणे खूप कठीण आहे. असे असले तरी, या प्रकारचे चांगले बोर्ड आहेत, परंतु ते डिझाइन करताना, आपल्याला खूप आगाऊ विचार करणे आवश्यक आहे.

डबल लेयर पीसीबी

पुढील स्तरावर दुहेरी बाजूचे मुद्रित सर्किट बोर्ड आहेत, जे बहुतेक प्रकरणांमध्ये FR-4 हे सब्सट्रेट सामग्री म्हणून वापरतात, जरी FR-2 देखील कधीकधी आढळतात. FR-4 चा वापर अधिक श्रेयस्कर आहे, कारण या सामग्रीपासून बनवलेल्या मुद्रित सर्किट बोर्डमधील छिद्र अधिक चांगल्या दर्जाचे आहेत. दुहेरी बाजू असलेल्या मुद्रित सर्किट बोर्डवरील सर्किट्स वायर करणे खूप सोपे आहे कारण दोन स्तरांमध्ये एकमेकांना छेदणारे मार्ग करणे सोपे आहे. तथापि, ॲनालॉग सर्किट्ससाठी, क्रॉसिंग ट्रेसची शिफारस केलेली नाही. जेथे शक्य असेल तेथे तळाचा थर ( तळाशी) लँडफिल अंतर्गत वाटप केले जाणे आवश्यक आहे, आणि उर्वरित सिग्नल वरच्या लेयरमध्ये रूट करणे आवश्यक आहे ( शीर्ष). पृथ्वी बस म्हणून लँडफिल वापरल्याने अनेक फायदे मिळतात:

• सामान्य वायर ही सर्किटमध्ये सर्वाधिक वारंवार जोडलेली वायर आहे; म्हणून, वायरिंग सुलभ करण्यासाठी "बरेच" सामान्य वायर असणे वाजवी आहे.
• बोर्डची यांत्रिक शक्ती वाढते.
• सामान्य वायरच्या सर्व कनेक्शनचा प्रतिकार कमी होतो, ज्यामुळे, आवाज आणि हस्तक्षेप कमी होतो.
• प्रत्येक सर्किट सर्किटसाठी वितरित कॅपेसिटन्स वाढविला जातो, ज्यामुळे रेडिएटेड आवाज दाबण्यात मदत होते.
• बहुभुज, जो एक स्क्रीन आहे, बहुभुजाच्या बाजूला असलेल्या स्त्रोतांद्वारे उत्सर्जित होणारा हस्तक्षेप दाबतो.

दुहेरी बाजू असलेले पीसीबी, त्यांचे सर्व फायदे असूनही, सर्वोत्तम नाहीत, विशेषत: कमी-सिग्नल किंवा हाय-स्पीड सर्किट्ससाठी. सर्वसाधारणपणे, मुद्रित सर्किट बोर्डची जाडी, म्हणजे. मेटॅलायझेशन लेयर्समधील अंतर 1.5 मिमी आहे, जे वर दिलेल्या दोन-लेयर मुद्रित सर्किट बोर्डचे काही फायदे पूर्णपणे लक्षात येण्यासाठी खूप जास्त आहे. वितरीत क्षमता, उदाहरणार्थ, इतक्या मोठ्या अंतरामुळे खूप लहान आहे.

मल्टीलेअर पीसीबी

क्रिटिकल सर्किट डिझाइनसाठी, मल्टीलेअर प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (MPBs) आवश्यक आहेत. त्यांच्या वापरासाठी काही कारणे स्पष्ट आहेत:

• पॉवर बसेसचे वितरण सामान्य वायर बसप्रमाणेच सोयीचे आहे; जर वेगळ्या लेयरवरील बहुभुज पॉवर बस म्हणून वापरले गेले असतील, तर प्रत्येक सर्किट घटकाला वायस वापरून वीज पुरवठा करणे अगदी सोपे आहे;
• पॉवर बसमधून सिग्नल स्तर मुक्त केले जातात, जे सिग्नल कंडक्टरच्या वायरिंगची सुविधा देतात;
• ग्राउंड आणि पॉवर पॉलीगॉन्समध्ये वितरित कॅपेसिटन्स दिसून येतो, ज्यामुळे उच्च-वारंवारता आवाज कमी होतो.

मल्टीलेअर मुद्रित सर्किट बोर्ड वापरण्याच्या या कारणांव्यतिरिक्त, इतर, कमी स्पष्ट आहेत:

• चांगले इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सप्रेशन ( EMI) आणि रेडिओ वारंवारता ( RFI) परावर्तन प्रभावामुळे हस्तक्षेप ( प्रतिमा विमान प्रभाव), मार्कोनीच्या काळापासून ओळखले जाते. जेव्हा कंडक्टर सपाट प्रवाहकीय पृष्ठभागाजवळ ठेवला जातो, तेव्हा बहुतेक उच्च वारंवारता रिटर्न प्रवाह थेट कंडक्टरच्या खाली प्लेनच्या बाजूने वाहतील. या प्रवाहांची दिशा कंडक्टरमधील प्रवाहांच्या दिशेच्या विरुद्ध असेल. अशा प्रकारे, विमानातील कंडक्टरचे प्रतिबिंब सिग्नल ट्रान्समिशन लाइन तयार करते. कंडक्टरमधील आणि विमानातील प्रवाहांची तीव्रता समान आणि दिशेने विरुद्ध असल्याने, रेडिएटेड हस्तक्षेपामध्ये काही घट निर्माण होते. रिफ्लेक्शन इफेक्ट केवळ अखंड घन बहुभुजांसह प्रभावीपणे कार्य करतो (हे दोन्ही ग्राउंड पॉलीगॉन आणि पॉवर पॉलीगॉन्स असू शकतात). अखंडतेचे कोणतेही नुकसान यामुळे हस्तक्षेप दडपशाही कमी होईल.
• लहान उत्पादनासाठी एकूण खर्चात कपात. जरी मल्टीलेअर पीसीबी तयार करणे अधिक महाग असले तरी, त्यांचे संभाव्य रेडिएशन सिंगल- आणि डबल-लेयर पीसीबीपेक्षा कमी आहे. म्हणून, काही प्रकरणांमध्ये, केवळ मल्टीलेयर बोर्ड वापरणे आपल्याला अतिरिक्त चाचणी आणि चाचणीशिवाय, डिझाइन दरम्यान सेट केलेल्या उत्सर्जन आवश्यकता पूर्ण करण्यास अनुमती देईल. MPP चा वापर डबल-लेयर बोर्डच्या तुलनेत रेडिएटेड हस्तक्षेपाची पातळी 20 डीबीने कमी करू शकतो.

स्तर क्रम

अननुभवी डिझायनर्सना पीसीबी लेयर्सच्या इष्टतम ऑर्डरबद्दल सहसा काही गोंधळ असतो. उदाहरणार्थ 4-लेयर चेंबर घेऊ ज्यामध्ये दोन सिग्नल स्तर आणि दोन बहुभुज स्तर आहेत - एक ग्राउंड लेयर आणि पॉवर लेयर. सर्वोत्तम लेयर ऑर्डर काय आहे? बहुभुजांमधील सिग्नल स्तर जे स्क्रीन म्हणून काम करतील? किंवा सिग्नल लेयर्सचा हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी बहुभुज स्तरांना अंतर्गत बनवायचे?

या समस्येचे निराकरण करताना, हे लक्षात ठेवणे आवश्यक आहे की अनेकदा स्तरांचे स्थान काही फरक पडत नाही, कारण घटक कोणत्याही प्रकारे बाह्य स्तरांवर स्थित असतात आणि त्यांच्या पिनला सिग्नल पुरवणाऱ्या बस कधीकधी सर्व स्तरांमधून जातात. म्हणून, कोणतेही स्क्रीन प्रभाव फक्त एक तडजोड आहेत. या प्रकरणात, पॉवर आणि ग्राउंड पॉलीगॉन्स दरम्यान मोठ्या प्रमाणात वितरित क्षमता तयार करण्याची काळजी घेणे चांगले आहे, त्यांना आतील स्तरांमध्ये ठेवून.

सिग्नल स्तर बाहेर ठेवण्याचा आणखी एक फायदा म्हणजे चाचणीसाठी सिग्नलची उपलब्धता, तसेच कनेक्शन सुधारण्याची क्षमता. आतील स्तरांमध्ये स्थित कंडक्टरचे कनेक्शन कधीही बदललेले कोणीही या संधीचे कौतुक करेल.

चार पेक्षा जास्त लेयर्स असलेल्या PCB साठी, सामान्य नियम म्हणजे हाय-स्पीड सिग्नल कंडक्टर जमिनीवर आणि पॉवर पॉलीगॉन्समध्ये ठेवणे आणि कमी-फ्रिक्वेंसी सिग्नल कंडक्टरला बाह्य स्तरांवर नेणे.

ग्राउंडिंग

समृद्ध, बहु-स्तरीय प्रणालीसाठी चांगली ग्राउंडिंग ही सामान्य आवश्यकता आहे. आणि डिझाइन विकासाच्या पहिल्या पायरीपासून ते नियोजित केले पाहिजे.

मूलभूत नियम: जमिनीचे विभाजन .

एनालॉग आणि डिजिटल भागांमध्ये जमिनीचे विभाजन करणे हा आवाज कमी करण्याच्या सर्वात सोपा आणि प्रभावी पद्धतींपैकी एक आहे. मल्टीलेयर मुद्रित सर्किट बोर्डचे एक किंवा अधिक स्तर सामान्यत: ग्राउंड पॉलीगॉन्सच्या थराला समर्पित असतात. जर विकसक फार अनुभवी किंवा दुर्लक्ष करत नसेल, तर ॲनालॉग भागाची जमीन थेट या बहुभुजांशी जोडली जाईल, म्हणजे. ॲनालॉग करंट रिटर्न डिजिटल रिटर्न करंट प्रमाणेच सर्किट वापरेल. ऑटो-डिस्ट्रिब्युटर्स एकाच पद्धतीने काम करतात आणि सर्व जमिनी एकत्र जोडतात.

एनालॉग आणि डिजिटल ग्राउंड्स एकत्रित करणारे सिंगल ग्राउंड पॉलीगॉन असलेले पूर्वी विकसित केलेले मुद्रित सर्किट बोर्ड प्रक्रियेच्या अधीन असल्यास, प्रथम बोर्डवरील मैदाने भौतिकरित्या वेगळे करणे आवश्यक आहे (या ऑपरेशननंतर, बोर्डचे कार्य जवळजवळ अशक्य होते). यानंतर, ॲनालॉग सर्किट घटकांच्या ॲनालॉग ग्राउंडवर (ॲनालॉग ग्राउंड तयार होते) आणि डिजिटल सर्किट घटकांच्या डिजिटल ग्राउंडशी (डिजिटल ग्राउंड तयार होते) सर्व कनेक्शन केले जातात. आणि त्यानंतरच, डिजिटल आणि ॲनालॉग ग्राउंड स्त्रोतावर एकत्र केले जातात.

जमीन निर्मितीसाठी इतर नियम:

जवळजवळ सर्व घड्याळ सिग्नल हे पुरेसे उच्च वारंवारता सिग्नल आहेत जे ट्रेस आणि बहुभुजांमधील लहान कॅपेसिटन्स देखील महत्त्वपूर्ण जोडणी तयार करू शकतात. हे लक्षात ठेवले पाहिजे की केवळ मूलभूत घड्याळ वारंवारताच समस्या निर्माण करू शकत नाही तर त्याचे उच्च हार्मोनिक्स देखील आहे.

चांगल्या घटक प्लेसमेंटचे उदाहरण

आकृती 4 वीज पुरवठ्यासह बोर्डवरील सर्व घटकांचे संभाव्य लेआउट दर्शविते. हे तीन स्वतंत्र आणि पृथक ग्राउंड/पॉवर प्लेन वापरते: एक स्त्रोतासाठी, एक डिजिटल सर्किटसाठी आणि एक ॲनालॉग सर्किटसाठी. ॲनालॉग आणि डिजिटल भागांचे ग्राउंड आणि पॉवर सर्किट केवळ वीज पुरवठ्यामध्ये एकत्र केले जातात. पॉवर सर्किट्समध्ये चोकद्वारे उच्च-वारंवारता आवाज फिल्टर केला जातो. या उदाहरणात, ॲनालॉग आणि डिजिटल भागांचे उच्च वारंवारता सिग्नल एकमेकांपासून वेगळे केले जातात. या डिझाइनमध्ये अनुकूल परिणामाची उच्च संभाव्यता आहे, कारण ते घटकांचे चांगले स्थान आणि सर्किट वेगळे करण्याच्या नियमांचे पालन सुनिश्चित करते.

एनालॉग ग्राउंड एरियावर ॲनालॉग आणि डिजिटल सिग्नल एकत्र करणे आवश्यक आहे असे फक्त एक प्रकरण आहे. ॲनालॉग-टू-डिजिटल आणि डिजिटल-टू-ॲनालॉग कन्व्हर्टर ॲनालॉग आणि डिजिटल ग्राउंड पिनसह हाऊसिंगमध्ये ठेवलेले आहेत. मागील चर्चा लक्षात घेता, असे गृहीत धरले जाऊ शकते की डिजिटल ग्राउंड पिन आणि ॲनालॉग ग्राउंड पिन अनुक्रमे डिजिटल आणि ॲनालॉग ग्राउंड बसेसशी जोडलेले असावेत. तथापि, या प्रकरणात हे खरे नाही.

पिनची नावे (ॲनालॉग किंवा डिजिटल) फक्त कन्व्हर्टरच्या अंतर्गत संरचनेचा, त्याच्या अंतर्गत कनेक्शनचा संदर्भ देतात. सर्किटमध्ये, या पिन ॲनालॉग ग्राउंड बसला जोडल्या पाहिजेत. कनेक्शन एकात्मिक सर्किटमध्ये देखील केले जाऊ शकते, परंतु अशा कनेक्शनचा कमी प्रतिकार साध्य करणे टोपोलॉजिकल निर्बंधांमुळे खूप कठीण आहे. म्हणून, कन्व्हर्टर वापरताना, असे गृहीत धरले जाते की ॲनालॉग आणि डिजिटल ग्राउंड पिन बाहेरून जोडलेले आहेत. जर हे केले नाही तर, मायक्रोसर्किटचे पॅरामीटर्स स्पेसिफिकेशनमध्ये दिलेल्या पॅरामीटर्सपेक्षा लक्षणीय वाईट असतील.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की कन्व्हर्टरचे डिजिटल घटक ॲनालॉग ग्राउंड आणि ॲनालॉग पॉवर सर्किट्समध्ये डिजिटल आवाज सादर करून सर्किटची गुणवत्ता वैशिष्ट्ये खराब करू शकतात. कन्व्हर्टर्स डिझाइन करताना, हा नकारात्मक प्रभाव विचारात घेतला जातो जेणेकरून डिजिटल भाग शक्य तितक्या कमी उर्जा वापरतो. त्याच वेळी, तर्कशास्त्र घटक स्विच करण्यापासून होणारा हस्तक्षेप कमी केला जातो. जर कन्व्हर्टरचे डिजिटल पिन जास्त लोड केलेले नसतील, तर अंतर्गत स्विचिंग सहसा कोणतीही विशेष समस्या उद्भवत नाही. ADC किंवा DAC असलेले PCB डिझाइन करताना, कन्व्हर्टरचा डिजिटल पॉवर सप्लाय ॲनालॉग ग्राउंडवर डीकपलिंग करण्यासाठी काळजीपूर्वक विचार करणे आवश्यक आहे.

निष्क्रिय घटकांची वारंवारता वैशिष्ट्ये

ॲनालॉग सर्किट्सच्या योग्य ऑपरेशनसाठी निष्क्रिय घटकांची योग्य निवड आवश्यक आहे. निष्क्रीय घटकांची उच्च-वारंवारता वैशिष्ट्ये आणि बोर्ड स्केचवर त्यांची प्राथमिक प्लेसमेंट आणि लेआउट काळजीपूर्वक विचारात घेऊन आपले डिझाइन सुरू करा.

ॲनालॉग सर्किटरीमध्ये वापरल्या जातात तेव्हा मोठ्या संख्येने डिझाइनर निष्क्रिय घटकांच्या वारंवारता मर्यादांकडे पूर्णपणे दुर्लक्ष करतात. या घटकांमध्ये मर्यादित वारंवारता श्रेणी आहेत आणि निर्दिष्ट वारंवारता श्रेणीच्या बाहेर कार्य केल्याने अप्रत्याशित परिणाम येऊ शकतात. काहींना वाटेल की ही चर्चा केवळ हाय-स्पीड ॲनालॉग सर्किट्सशी संबंधित आहे. तथापि, हे सत्यापासून दूर आहे - उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नलचा रेडिएशनद्वारे किंवा कंडक्टरद्वारे थेट संप्रेषणाद्वारे कमी-फ्रिक्वेंसी सर्किट्सच्या निष्क्रिय घटकांवर जोरदार प्रभाव पडतो. उदाहरणार्थ, op-amp वरील एक साधा लो-पास फिल्टर त्याच्या इनपुटवर उच्च वारंवारतेच्या संपर्कात असताना सहजपणे उच्च-पास फिल्टर बनू शकतो.

प्रतिरोधक

आकृती 5 मध्ये दर्शविलेल्या समतुल्य सर्किटद्वारे प्रतिरोधकांची उच्च-वारंवारता वैशिष्ट्ये दर्शविली जाऊ शकतात.

तीन प्रकारचे प्रतिरोधक सामान्यतः वापरले जातात: 1) वायरवाउंड, 2) कार्बन कंपोझिट आणि 3) फिल्म. वायरवाउंड रेझिस्टरचे रूपांतर इंडक्टन्समध्ये कसे केले जाऊ शकते हे समजण्यासाठी जास्त कल्पनाशक्ती लागत नाही, कारण ती उच्च-प्रतिरोधक धातूपासून बनलेली तारांची कॉइल आहे. बहुतेक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण विकसकांना फिल्म प्रतिरोधकांच्या अंतर्गत संरचनेबद्दल कोणतीही कल्पना नसते, जे मेटल फिल्मचे बनलेले असले तरीही एक कॉइल देखील असतात. म्हणून, फिल्म रेझिस्टरमध्ये इंडक्टन्स देखील असतो जो वायरवाउंड रेझिस्टरपेक्षा कमी असतो. उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्समध्ये 2 kOhm पेक्षा जास्त प्रतिकार नसलेले फिल्म प्रतिरोधक मुक्तपणे वापरले जाऊ शकतात. रेझिस्टर टर्मिनल्स एकमेकांना समांतर असतात, म्हणून त्यांच्यामध्ये लक्षणीय कॅपेसिटिव्ह कपलिंग असते. उच्च-मूल्य प्रतिरोधकांसाठी, टर्मिनल-टू-टर्मिनल कॅपेसिटन्स उच्च फ्रिक्वेन्सीवर एकूण प्रतिबाधा कमी करेल.

कॅपेसिटर

कॅपेसिटरची उच्च-वारंवारता वैशिष्ट्ये आकृती 6 मध्ये दर्शविलेल्या समतुल्य सर्किटद्वारे दर्शविली जाऊ शकतात.

ॲनालॉग सर्किट्समधील कॅपेसिटर डिकपलिंग आणि फिल्टरिंग घटक म्हणून वापरले जातात. आदर्श कॅपेसिटरसाठी, प्रतिक्रिया खालील सूत्राद्वारे निर्धारित केली जाते:

म्हणून, 10 µF इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा 10 kHz वर 1.6 ohms आणि 100 MHz वर 160 µohms चा प्रतिकार असेल. हे खरे आहे का?

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर वापरताना, योग्य कनेक्शन सुनिश्चित करण्यासाठी काळजी घेणे आवश्यक आहे. सकारात्मक टर्मिनल अधिक सकारात्मक स्थिर संभाव्यतेशी जोडलेले असणे आवश्यक आहे. चुकीच्या कनेक्शनमुळे इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरमधून डीसी करंट वाहतो, ज्यामुळे केवळ कॅपेसिटरच नाही तर सर्किटचा भाग देखील खराब होतो.

क्वचित प्रसंगी, सर्किटमधील दोन बिंदूंमधील DC संभाव्य फरक त्याचे चिन्ह बदलू शकतो. यासाठी नॉन-पोलर इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर वापरणे आवश्यक आहे, ज्याची अंतर्गत रचना मालिकेत जोडलेल्या दोन ध्रुवीय कॅपेसिटरच्या समतुल्य आहे.

अधिष्ठाता

इंडक्टन्सची उच्च-वारंवारता वैशिष्ट्ये आकृती 7 मध्ये दर्शविलेल्या समतुल्य सर्किटद्वारे दर्शविली जाऊ शकतात.

इंडक्टन्स रिॲक्टन्सचे वर्णन खालील सूत्राने केले आहे:

म्हणून, 10 mH इंडक्टन्सची 10 kHz वर 628 ohms आणि 100 MHz वर 6.28 Mohms ची अभिक्रिया असेल. बरोबर?

पीसीबी

मुद्रित सर्किट बोर्डमध्ये स्वतःच वर चर्चा केलेल्या निष्क्रिय घटकांची वैशिष्ट्ये आहेत, जरी ती इतकी स्पष्ट नाही.

मुद्रित सर्किट बोर्डवरील कंडक्टरचा नमुना स्त्रोत आणि हस्तक्षेप प्राप्त करणारा दोन्ही असू शकतो. चांगल्या वायरिंगमुळे ॲनालॉग सर्किटची रेडिएशन स्रोतांची संवेदनशीलता कमी होते.

मुद्रित सर्किट बोर्ड रेडिएशनसाठी अतिसंवेदनशील आहे कारण घटकांचे कंडक्टर आणि लीड एक प्रकारचे अँटेना तयार करतात. अँटेना सिद्धांत हा अभ्यासाचा एक जटिल विषय आहे आणि या लेखात तो समाविष्ट केलेला नाही. तथापि, येथे काही मूलभूत गोष्टी प्रदान केल्या आहेत.

थोडा अँटेना सिद्धांत

थेट प्रवाह किंवा कमी फ्रिक्वेन्सीवर, सक्रिय घटक प्रबळ होतो. वारंवारता वाढते म्हणून, प्रतिक्रियाशील घटक अधिक आणि अधिक लक्षणीय बनतो. 1 kHz ते 10 kHz पर्यंतच्या श्रेणीमध्ये, प्रेरक घटक प्रभावी होण्यास सुरवात करतो आणि कंडक्टर यापुढे कमी-प्रतिबाधा कनेक्टर नाही, तर इंडक्टर म्हणून कार्य करतो.

पीसीबी कंडक्टरच्या इंडक्टन्सची गणना करण्याचे सूत्र खालीलप्रमाणे आहे:

सामान्यतः, मुद्रित सर्किट बोर्डवरील ट्रेसची मूल्ये 6 nH ते 12 nH प्रति सेंटीमीटर लांबीची असतात. उदाहरणार्थ, 10 सेमी कंडक्टरचा प्रतिकार 57 mOhm असतो आणि 8 nH प्रति सेमी 100 kHz च्या वारंवारतेवर, अभिक्रिया 50 mOhm बनते आणि उच्च फ्रिक्वेन्सीवर कंडक्टर प्रतिरोधक प्रतिकारापेक्षा एक इंडक्टन्स असेल. .

व्हिप अँटेनाचा नियम असा आहे की तो तरंगलांबीच्या 1/20 वर फील्डशी सहज संवाद साधू लागतो आणि तरंगलांबीच्या 1/4 रॉड लांबीवर जास्तीत जास्त परस्परसंवाद होतो. म्हणून, मागील परिच्छेदातील उदाहरणातील 10 सेमी कंडक्टर 150 MHz वरील फ्रिक्वेन्सीवर एक चांगला अँटेना बनण्यास सुरवात करेल. हे लक्षात ठेवले पाहिजे की डिजिटल सर्किटचे घड्याळ जनरेटर 150 मेगाहर्ट्झपेक्षा जास्त फ्रिक्वेन्सीवर कार्य करू शकत नाही हे असूनही, त्याच्या सिग्नलमध्ये उच्च हार्मोनिक्स नेहमीच उपस्थित असतात. जर मुद्रित सर्किट बोर्डमध्ये लक्षणीय लांबीच्या पिन पिन असलेले घटक असतील तर अशा पिन अँटेना म्हणून देखील काम करू शकतात.

अँटेनाचा दुसरा मुख्य प्रकार म्हणजे लूप अँटेना. जेव्हा सरळ कंडक्टर वाकतो आणि कमानीचा भाग बनतो तेव्हा त्याचे इंडक्टन्स खूप वाढते. इंडक्टन्स वाढल्याने अँटेना फील्ड लाईन्सशी संवाद साधण्यास सुरुवात करते त्या वारंवारता कमी करते.

लूप अँटेना सिद्धांताची वाजवी समज असलेले अनुभवी पीसीबी डिझाइनर गंभीर सिग्नलसाठी लूप डिझाइन करू नये हे जाणतात. काही डिझाइनर, तथापि, याबद्दल विचार करत नाहीत आणि त्यांच्या सर्किटमध्ये रिटर्न आणि सिग्नल करंट कंडक्टर लूप आहेत. लूप अँटेनाची निर्मिती उदाहरणासह प्रदर्शित करणे सोपे आहे (चित्र 8). याव्यतिरिक्त, स्लॉट ऍन्टीनाची निर्मिती येथे दर्शविली आहे.

चला तीन प्रकरणांचा विचार करूया:

पर्याय A हे खराब डिझाइनचे उदाहरण आहे. हे ॲनालॉग ग्राउंड पॉलीगॉन अजिबात वापरत नाही. लूप सर्किट ग्राउंड आणि सिग्नल कंडक्टरद्वारे तयार केले जाते. जेव्हा विद्युत् प्रवाह जातो तेव्हा विद्युत क्षेत्र आणि त्याला लंब असलेले चुंबकीय क्षेत्र उद्भवते. हे फील्ड लूप ऍन्टीनाचा आधार बनतात. लूप अँटेना नियम सांगतो की सर्वोत्तम कार्यक्षमतेसाठी, प्रत्येक कंडक्टरची लांबी प्राप्त झालेल्या रेडिएशनच्या अर्ध्या तरंगलांबीच्या बरोबरीची असावी. तथापि, हे लक्षात ठेवले पाहिजे की तरंगलांबीच्या 1/20 वर देखील, लूप अँटेना अजूनही प्रभावी आहे.

पर्याय B हा पर्याय A पेक्षा चांगला आहे, परंतु बहुभुजात अंतर आहे, बहुधा राउटिंग सिग्नल कंडक्टरसाठी विशिष्ट स्थान तयार करण्यासाठी. सिग्नल आणि रिटर्न करंट पाथ एक स्लॉट अँटेना बनवतात. चिप्सभोवती कटआउट्समध्ये इतर लूप तयार होतात.

पर्याय बी हे उत्तम डिझाइनचे उदाहरण आहे. सिग्नल आणि रिटर्न वर्तमान मार्ग एकसारखे असतात, लूप अँटेनाची प्रभावीता नाकारतात. लक्षात घ्या की या डिझाइनमध्ये चिप्सभोवती कटआउट देखील आहेत, परंतु ते रिटर्न करंट मार्गापासून वेगळे आहेत.

सिग्नल रिफ्लेक्शन आणि मॅचिंगचा सिद्धांत अँटेनाच्या सिद्धांताच्या जवळ आहे.

जेव्हा PCB कंडक्टर 90° च्या कोनातून फिरवला जातो तेव्हा सिग्नल रिफ्लेक्शन होऊ शकते. हे प्रामुख्याने सध्याच्या मार्गाच्या रुंदीतील बदलांमुळे आहे. कोपऱ्याच्या शीर्षस्थानी, ट्रेसची रुंदी 1.414 पट वाढते, ज्यामुळे ट्रान्समिशन लाइनच्या वैशिष्ट्यांमध्ये, विशेषत: वितरित कॅपेसिटन्स आणि ट्रेसचे स्वतःचे इंडक्टन्समध्ये विसंगती निर्माण होते. बऱ्याचदा मुद्रित सर्किट बोर्डवर ट्रेस 90° ने फिरवणे आवश्यक असते. अनेक आधुनिक CAD पॅकेजेस तुम्हाला काढलेल्या मार्गांचे कोपरे गुळगुळीत करण्यास किंवा कमानीच्या स्वरूपात मार्ग काढण्याची परवानगी देतात. आकृती 9 कोपऱ्याचा आकार सुधारण्यासाठी दोन पायऱ्या दाखवते. केवळ शेवटचे उदाहरण स्थिर मार्गाची रुंदी राखते आणि प्रतिबिंब कमी करते.

अनुभवी PCB डिझायनर्ससाठी टीप: अश्रू-आकाराच्या पिन तयार करण्यापूर्वी आणि बहुभुज भरण्यापूर्वी कामाच्या शेवटच्या टप्प्यासाठी गुळगुळीत प्रक्रिया सोडा. अन्यथा, अधिक क्लिष्ट गणनेमुळे CAD पॅकेज सुरळीत होण्यासाठी जास्त वेळ लागेल.

पीसीबी कंडक्टर जेव्हा ते एकमेकांना छेदतात तेव्हा वेगवेगळ्या स्तरांवर कॅपेसिटिव्ह कपलिंग होते. कधीकधी यामुळे समस्या निर्माण होऊ शकते. समीप स्तरांवर एकमेकांच्या वर ठेवलेले कंडक्टर एक लांब फिल्म कॅपेसिटर तयार करतात. अशा कॅपेसिटरची क्षमता आकृती 10 मध्ये दर्शविलेल्या सूत्राचा वापर करून मोजली जाते.

उदाहरणार्थ, मुद्रित सर्किट बोर्डमध्ये खालील पॅरामीटर्स असू शकतात:
- 4 थर; सिग्नल आणि ग्राउंड बहुभुज स्तर समीप आहेत,
- इंटरलेयर अंतर - 0.2 मिमी,
- कंडक्टर रुंदी - 0.75 मिमी,
- कंडक्टर लांबी - 7.5 मिमी.

FR-4 साठी ठराविक ER डायलेक्ट्रिक स्थिरांक 4.5 आहे.

फॉर्म्युलामध्ये सर्व मूल्ये बदलून, आम्हाला या दोन बसेसमध्ये 1.1 pF समान कॅपॅसिटन्स मूल्य मिळते. काही अनुप्रयोगांसाठी इतकी लहान क्षमता देखील अस्वीकार्य आहे. आकृती 11 उच्च-फ्रिक्वेंसी op-amp च्या इनव्हर्टिंग इनपुटशी कनेक्ट केल्यावर 1 pF कॅपेसिटन्सचा प्रभाव स्पष्ट करते.

हे पाहिले जाऊ शकते की आउटपुट सिग्नलचे मोठेपणा op-amp च्या वारंवारता श्रेणीच्या वरच्या मर्यादेच्या जवळच्या फ्रिक्वेन्सीवर दुप्पट होते. यामुळे, विशेषत: अँटेना ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीवर (180 MHz वरील) दोलन होऊ शकते.

हा परिणाम असंख्य समस्यांना जन्म देतो, ज्यासाठी तथापि, त्यांचे निराकरण करण्याचे बरेच मार्ग आहेत. त्यापैकी सर्वात स्पष्ट म्हणजे कंडक्टरची लांबी कमी करणे. दुसरा मार्ग म्हणजे त्यांची रुंदी कमी करणे. सिग्नलला इनव्हर्टिंग इनपुटशी जोडण्यासाठी या रुंदीचा कंडक्टर वापरण्याचे कोणतेही कारण नाही, कारण या कंडक्टरमधून फारच कमी विद्युत प्रवाह वाहतो. ट्रेसची लांबी 2.5 मिमी आणि रुंदी 0.2 मिमी पर्यंत कमी केल्याने कॅपेसिटन्स 0.1 पीएफ पर्यंत कमी होईल आणि अशा कॅपेसिटन्समुळे वारंवारता प्रतिसादात इतकी लक्षणीय वाढ होणार नाही. दुसरा उपाय म्हणजे इनव्हर्टिंग इनपुट अंतर्गत बहुभुजाचा भाग आणि त्याकडे जाणारा कंडक्टर काढून टाकणे.

पीसीबी कंडक्टरची रुंदी अनिश्चित काळासाठी कमी केली जाऊ शकत नाही. जास्तीत जास्त रुंदी तांत्रिक प्रक्रिया आणि फॉइलची जाडी या दोन्हीद्वारे निर्धारित केली जाते. जर दोन कंडक्टर एकमेकांच्या जवळून जातात, तर त्यांच्यामध्ये एक कॅपेसिटिव्ह आणि प्रेरक कपलिंग तयार होते (चित्र 12).

डिफरेंशियल किंवा मायक्रोस्ट्रिप लाईन्सच्या बाबतीत वगळता सिग्नल कंडक्टर एकमेकांना समांतर जाऊ नयेत. कंडक्टरमधील अंतर कंडक्टरच्या रुंदीच्या किमान तीन पट असावे.

ॲनालॉग सर्किट्समधील ट्रेसमधील कॅपेसिटन्स मोठ्या रेझिस्टर व्हॅल्यूजसह समस्या निर्माण करू शकतात (अनेक मेगाहॅम). op-amp च्या इनव्हर्टिंग आणि नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुटमधील तुलनेने मोठ्या कॅपेसिटिव्ह कपलिंगमुळे सर्किट सहजपणे दोलन होऊ शकते.

उदाहरणार्थ, d=0.4 mm आणि h=1.5 mm (बऱ्यापैकी सामान्य मूल्ये) सह, छिद्राचे प्रेरण 1.1 nH आहे.

लक्षात ठेवा की सर्किटमध्ये मोठ्या प्रमाणात प्रतिकार असल्यास, बोर्ड साफ करण्यासाठी विशेष लक्ष दिले पाहिजे. मुद्रित सर्किट बोर्ड तयार करण्याच्या अंतिम ऑपरेशन दरम्यान, कोणतेही उर्वरित प्रवाह आणि दूषित पदार्थ काढून टाकणे आवश्यक आहे. अलीकडे, मुद्रित सर्किट बोर्ड स्थापित करताना, पाण्यात विरघळणारे फ्लक्स बहुतेकदा वापरले जातात. कमी हानिकारक असल्याने, ते सहजपणे पाण्याने काढले जातात. परंतु त्याच वेळी, अपुरा स्वच्छ पाण्याने बोर्ड धुण्यामुळे अतिरिक्त दूषित होऊ शकते ज्यामुळे डायलेक्ट्रिक वैशिष्ट्ये खराब होतात. म्हणून, उच्च-प्रतिबाधा सर्किट बोर्ड ताजे डिस्टिल्ड वॉटरने स्वच्छ करणे फार महत्वाचे आहे.

सिग्नल वेगळे करणे

आधीच नमूद केल्याप्रमाणे, हस्तक्षेप विद्युत पुरवठा सर्किट्सद्वारे सर्किटच्या एनालॉग भागामध्ये प्रवेश करू शकतो. असा हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी, पॉवर बसेसचा स्थानिक प्रतिबाधा कमी करण्यासाठी डिकपलिंग (ब्लॉकिंग) कॅपेसिटर वापरतात.

जर तुम्हाला मुद्रित सर्किट बोर्ड लावायचा असेल ज्यावर ॲनालॉग आणि डिजिटल दोन्ही भाग असतील तर तुम्हाला लॉजिक एलिमेंट्सच्या इलेक्ट्रिकल वैशिष्ट्यांची कमीत कमी समज असणे आवश्यक आहे.

लॉजिक एलिमेंटच्या ठराविक आउटपुट स्टेजमध्ये दोन ट्रान्झिस्टर एकमेकांशी मालिकेत जोडलेले असतात, तसेच पॉवर आणि ग्राउंड सर्किट्स (चित्र 14) दरम्यान असतात.

हे ट्रान्झिस्टर आदर्शपणे अँटीफेसमध्ये कठोरपणे कार्य करतात, म्हणजे. जेव्हा त्यापैकी एक उघडा असतो, तेव्हा त्याच क्षणी दुसरा बंद होतो, एकतर लॉजिकल एक किंवा लॉजिकल शून्य सिग्नल आउटपुटवर निर्माण करतो. स्थिर स्थितीत तर्कशास्त्राच्या स्थितीत, तर्क घटकाचा वीज वापर कमी असतो.

जेव्हा आउटपुट स्टेज एका लॉजिक स्टेटमधून दुसऱ्यावर स्विच करते तेव्हा परिस्थिती नाटकीयरित्या बदलते. या प्रकरणात, थोड्या कालावधीसाठी, दोन्ही ट्रान्झिस्टर एकाच वेळी उघडले जाऊ शकतात आणि आउटपुट स्टेजचा पुरवठा करंट मोठ्या प्रमाणात वाढतो, कारण पॉवर बसपासून ग्राउंड बसपर्यंतच्या वर्तमान मार्गाचा प्रतिकार दोन मालिका-कनेक्ट केलेल्या ट्रान्झिस्टरद्वारे होतो. कमी होते. विजेचा वापर अचानक वाढतो आणि नंतर कमी होतो, ज्यामुळे पुरवठा व्होल्टेजमध्ये स्थानिक बदल होतो आणि विद्युत् प्रवाहात तीव्र, अल्पकालीन बदल होतो. वर्तमानातील या बदलांमुळे रेडिओ फ्रिक्वेन्सी उर्जेचे उत्सर्जन होते. अगदी तुलनेने साध्या मुद्रित सर्किट बोर्डवरही तर्कशास्त्र घटकांचे दहा किंवा शेकडो मानले जाणारे आउटपुट टप्पे असू शकतात, त्यामुळे त्यांच्या एकाचवेळी ऑपरेशनचा एकूण परिणाम खूप मोठा असू शकतो.

ही वर्तमान वाढ कोणत्या फ्रिक्वेन्सी रेंजमध्ये होईल याचा अचूक अंदाज लावणे अशक्य आहे, कारण त्यांच्या घटनेची वारंवारता अनेक घटकांवर अवलंबून असते, ज्यामध्ये लॉजिक एलिमेंटच्या ट्रान्झिस्टर स्विचिंगच्या प्रसार विलंबाचा समावेश होतो. विलंब, यामधून, उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान उद्भवणाऱ्या अनेक यादृच्छिक कारणांवर देखील अवलंबून असतो. स्विचिंग नॉइजमध्ये संपूर्ण श्रेणीमध्ये हार्मोनिक घटकांचे ब्रॉडबँड वितरण असते. डिजिटल आवाज दाबण्यासाठी अनेक पद्धती आहेत, ज्याचा वापर आवाजाच्या वर्णक्रमीय वितरणावर अवलंबून असतो.

टेबल 2 सामान्य कॅपेसिटर प्रकारांसाठी कमाल ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी दर्शविते.

तक्ता 2

टेबलवरून हे स्पष्ट आहे की टँटलम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर 1 मेगाहर्ट्झपेक्षा कमी फ्रिक्वेन्सीसाठी वापरले जातात, सिरेमिक कॅपेसिटर वापरावे. हे लक्षात ठेवणे महत्त्वाचे आहे की कॅपेसिटरचे स्वतःचे अनुनाद आहे आणि त्यांना चुकीच्या पद्धतीने निवडणे केवळ मदत करत नाही तर समस्या वाढवू शकते. आकृती 15 दोन सामान्य-उद्देशीय कॅपेसिटरचे विशिष्ट स्व-अनुनाद दर्शविते - 10 μF टँटलम इलेक्ट्रोलाइटिक आणि 0.01 μF सिरेमिक.

वास्तविक तपशील भिन्न उत्पादकांमध्ये भिन्न असू शकतात आणि अगदी त्याच निर्मात्यामधील बॅच ते बॅचमध्ये बदलू शकतात. हे समजून घेणे महत्त्वाचे आहे की कॅपेसिटर प्रभावीपणे कार्य करण्यासाठी, तो दाबत असलेल्या फ्रिक्वेन्सी त्याच्या स्वत: च्या अनुनाद वारंवारतापेक्षा कमी श्रेणीत असणे आवश्यक आहे. अन्यथा, प्रतिक्रियांचे स्वरूप प्रेरक असेल आणि कॅपेसिटर यापुढे प्रभावीपणे कार्य करणार नाही.

एक 0.1 µF कॅपेसिटर सर्व फ्रिक्वेन्सी दाबेल अशी चूक करू नका. लहान कॅपेसिटर (10 nF किंवा कमी) उच्च फ्रिक्वेन्सीवर अधिक कार्यक्षमतेने कार्य करू शकतात.

आयसी पॉवर डिकपलिंग

उच्च-फ्रिक्वेंसी आवाज दाबण्यासाठी एकात्मिक सर्किट्सचा वीज पुरवठा डीकपलिंगमध्ये पॉवर आणि ग्राउंड पिन दरम्यान जोडलेले एक किंवा अधिक कॅपेसिटर वापरणे समाविष्ट आहे. हे महत्वाचे आहे की कॅपेसिटरला लीड्स जोडणारे कंडक्टर लहान आहेत. असे नसल्यास, कंडक्टरचे स्वयं-प्रेरण महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावेल आणि डिकपलिंग कॅपेसिटर वापरण्याचे फायदे नाकारतील.

डिकपलिंग कॅपेसिटर प्रत्येक चिप पॅकेजशी जोडलेले असणे आवश्यक आहे, पॅकेजमध्ये 1, 2, किंवा 4 op-amps आहेत की नाही हे लक्षात न घेता, op amp ड्युअल-सप्लाय केले असल्यास, डिकपलिंग कॅपेसिटर येथे स्थित असावेत असे न सांगता. प्रत्येक पॉवर पिन. सर्किटमध्ये उपस्थित असलेल्या आवाज आणि हस्तक्षेपाच्या प्रकारावर अवलंबून कॅपेसिटन्स मूल्य काळजीपूर्वक निवडले जाणे आवश्यक आहे.

विशेषतः कठीण प्रकरणांमध्ये, पॉवर आउटपुटसह मालिकेत जोडलेले इंडक्टन्स जोडणे आवश्यक असू शकते. इंडक्टन्स कॅपेसिटरच्या आधी स्थित असले पाहिजे, नंतर नाही.

आणखी एक स्वस्त मार्ग म्हणजे इंडक्टन्सला कमी प्रतिकार (10...100 Ohms) असलेल्या रेझिस्टरने बदलणे. या प्रकरणात, डिकपलिंग कॅपेसिटरसह, रेझिस्टर कमी-पास फिल्टर तयार करतो. ही पद्धत op-amp ची वीज पुरवठा श्रेणी कमी करते, जी वीज वापरावर अधिक अवलंबून असते.

सामान्यतः, पॉवर सर्किट्समध्ये कमी-फ्रिक्वेंसी आवाज दाबण्यासाठी, पॉवर इनपुट कनेक्टरवर एक किंवा अधिक ॲल्युमिनियम किंवा टँटलम इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर वापरणे पुरेसे आहे. अतिरिक्त सिरेमिक कॅपेसिटर इतर बोर्डांकडून उच्च-फ्रिक्वेंसी हस्तक्षेप दाबेल.

इनपुट आणि आउटपुट सिग्नलचे वेगळे करणे

इनपुट आणि आउटपुट पिन थेट कनेक्ट केल्यामुळे अनेक आवाज समस्या उद्भवतात. निष्क्रिय घटकांच्या उच्च-वारंवारता मर्यादांच्या परिणामी, उच्च-फ्रिक्वेंसी आवाजाच्या संपर्कात असताना सर्किटचा प्रतिसाद अगदी अप्रत्याशित असू शकतो.

अशा परिस्थितीत जेथे प्रेरित आवाजाची वारंवारता श्रेणी सर्किटच्या वारंवारता श्रेणीपेक्षा लक्षणीयरीत्या भिन्न असते, उपाय सोपे आणि स्पष्ट आहे - उच्च-फ्रिक्वेंसी हस्तक्षेप दाबण्यासाठी निष्क्रिय आरसी फिल्टर ठेवणे. तथापि, निष्क्रीय फिल्टर वापरताना, आपण सावधगिरी बाळगली पाहिजे: त्याची वैशिष्ट्ये (निष्क्रिय घटकांच्या गैर-आदर्श वारंवारता वैशिष्ट्यांमुळे) कटऑफ वारंवारता (f 3db) पेक्षा 100...1000 पट जास्त फ्रिक्वेन्सीवर त्यांचे गुणधर्म गमावतात. भिन्न वारंवारता श्रेणींमध्ये ट्यून केलेले मालिका-कनेक्ट केलेले फिल्टर वापरताना, उच्च वारंवारता फिल्टर हस्तक्षेपाच्या स्त्रोताच्या सर्वात जवळ असणे आवश्यक आहे. फेराइट रिंग इंडक्टरचा वापर आवाज दाबण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो; ते विशिष्ट वारंवारतेपर्यंत प्रतिकाराचे प्रेरक स्वरूप टिकवून ठेवतात आणि त्याहून अधिक त्यांचा प्रतिकार सक्रिय होतो.

एनालॉग सर्किटवरील हस्तक्षेप इतका मोठा असू शकतो की स्क्रीन वापरूनच त्यातून मुक्त होणे (किंवा कमीतकमी कमी करणे) शक्य आहे. प्रभावीपणे कार्य करण्यासाठी, ते काळजीपूर्वक डिझाइन केले जाणे आवश्यक आहे जेणेकरून सर्वात जास्त समस्या निर्माण करणारी फ्रिक्वेन्सी सर्किटमध्ये प्रवेश करू शकत नाहीत. याचा अर्थ असा आहे की स्क्रीनवर स्क्रीनिंग केलेल्या रेडिएशनच्या तरंगलांबीच्या 1/20 पेक्षा जास्त छिद्र किंवा कटआउट्स नसावेत. PCB डिझाइनच्या अगदी सुरुवातीपासूनच प्रस्तावित शील्डसाठी पुरेशी जागा वाटप करणे चांगली कल्पना आहे. ढाल वापरताना, सर्किटच्या सर्व कनेक्शनसाठी आपण वैकल्पिकरित्या फेराइट रिंग्ज (किंवा मणी) वापरू शकता.

ऑपरेशनल ॲम्प्लीफायर केसेस

एक, दोन किंवा चार ऑपरेशनल ॲम्प्लीफायर्स सामान्यतः एका पॅकेजमध्ये ठेवल्या जातात (चित्र 16).

सिंगल op amp मध्ये अनेकदा अतिरिक्त इनपुट देखील असतात, उदाहरणार्थ ऑफसेट व्होल्टेज समायोजित करण्यासाठी. ड्युअल आणि क्वाड ऑप एम्प्समध्ये फक्त इनव्हर्टिंग आणि नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुट आणि आउटपुट असतात. म्हणून, अतिरिक्त समायोजन करणे आवश्यक असल्यास, सिंगल ऑपरेशनल एम्पलीफायर्स वापरणे आवश्यक आहे. अतिरिक्त आउटपुट वापरताना, आपण हे लक्षात ठेवले पाहिजे की त्यांच्या संरचनेनुसार ते सहायक इनपुट आहेत, म्हणून ते काळजीपूर्वक आणि निर्मात्याच्या शिफारशींनुसार नियंत्रित केले पाहिजेत.

सिंगल op amp मध्ये, आउटपुट इनपुटच्या विरुद्ध बाजूला स्थित आहे. लांब फीडबॅक लाइन्समुळे उच्च फ्रिक्वेन्सीवर ॲम्प्लिफायर ऑपरेट करणे कठीण होऊ शकते. यावर मात करण्याचा एक मार्ग म्हणजे ॲम्प्लिफायर आणि फीडबॅक घटक पीसीबीच्या वेगवेगळ्या बाजूंनी ठेवणे. तथापि, यामुळे जमिनीच्या बहुभुजात किमान दोन अतिरिक्त छिद्रे आणि कट होतात. काहीवेळा या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी ड्युअल ऑप अँप वापरणे फायदेशीर आहे, जरी दुसरा ॲम्प्लिफायर वापरला नाही (आणि त्याचे पिन योग्यरित्या जोडलेले असले पाहिजेत). आकृती 17 एक इनव्हर्टिंग कनेक्शनसाठी फीडबॅक सर्किट कंडक्टरची लांबी कमी करते हे स्पष्ट करते.

ड्युअल ऑप amps विशेषतः स्टिरिओ ॲम्प्लिफायर्समध्ये सामान्य आहेत आणि क्वाड ऑप ॲम्प्स मल्टीस्टेज फिल्टर सर्किट्समध्ये वापरले जातात. तथापि, यात एक ऐवजी लक्षणीय तोटा आहे. जरी आधुनिक तंत्रज्ञान समान सिलिकॉन चिपवर ॲम्प्लीफायर सिग्नल दरम्यान सभ्य अलगाव प्रदान करते, तरीही त्यांच्यामध्ये काही क्रॉसस्टॉक आहे. अशा हस्तक्षेपाची फारच कमी रक्कम असणे आवश्यक असल्यास, सिंगल ऑपरेशनल ॲम्प्लीफायर्स वापरणे आवश्यक आहे. क्रॉसस्टॉक केवळ ड्युअल किंवा क्वाड ॲम्प्लीफायर वापरताना उद्भवत नाही. त्यांचा स्त्रोत वेगवेगळ्या चॅनेलच्या निष्क्रिय घटकांच्या अगदी जवळचा असू शकतो.

ड्युअल आणि क्वाड ऑप-एम्प्स, वरील व्यतिरिक्त, अधिक दाट स्थापनेसाठी परवानगी देतात. वैयक्तिक ॲम्प्लीफायर एकमेकांच्या सापेक्ष आरशासारखे स्थित असल्याचे दिसते (चित्र 18).

आकृती 17 आणि 18 सामान्य ऑपरेशनसाठी आवश्यक असलेले सर्व कनेक्शन दर्शवत नाहीत, जसे की एकाच पुरवठ्यावरील मध्य-स्तरीय ड्रायव्हर. आकृती 19 क्वाड ॲम्प्लिफायर वापरताना अशा शेपरचे आकृती दाखवते.

तीन स्वतंत्र इनव्हर्टिंग टप्पे लागू करण्यासाठी आकृती सर्व आवश्यक कनेक्शन दर्शवते. अर्ध-पुरवठा व्होल्टेज ड्रायव्हरचे कंडक्टर थेट एकात्मिक सर्किट हाउसिंगच्या खाली स्थित आहेत याकडे लक्ष देणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे त्यांची लांबी कमी करणे शक्य होते. हे उदाहरण काय असले पाहिजे असे नाही तर काय केले पाहिजे हे स्पष्ट करते. सरासरी पातळी व्होल्टेज, उदाहरणार्थ, सर्व चार ॲम्प्लीफायर्ससाठी समान असू शकते. निष्क्रिय घटकांचा आकार त्यानुसार केला जाऊ शकतो. उदाहरणार्थ, फ्रेम आकार 0402 प्लानर घटक मानक SO पॅकेजच्या पिन अंतराशी जुळतात. हे उच्च वारंवारता अनुप्रयोगांसाठी कंडक्टरची लांबी खूप लहान ठेवण्यास अनुमती देते.

3D आणि पृष्ठभाग माउंटिंग

DIP पॅकेजेसमध्ये op amps आणि लीड वायरसह निष्क्रिय घटक ठेवताना, त्यांना माउंट करण्यासाठी मुद्रित सर्किट बोर्डवर वायस प्रदान करणे आवश्यक आहे. मुद्रित सर्किट बोर्डच्या परिमाणांसाठी विशेष आवश्यकता नसताना असे घटक सध्या वापरले जातात; ते सहसा स्वस्त असतात, परंतु घटक लीड्ससाठी अतिरिक्त छिद्र ड्रिल केल्यामुळे उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान मुद्रित सर्किट बोर्डची किंमत वाढते.

याव्यतिरिक्त, बाह्य घटक वापरताना, बोर्डची परिमाणे आणि कंडक्टरची लांबी वाढते, ज्यामुळे सर्किटला उच्च फ्रिक्वेन्सीवर कार्य करण्याची परवानगी मिळत नाही. Vias चे स्वतःचे इंडक्टन्स असते, जे सर्किटच्या डायनॅमिक वैशिष्ट्यांना देखील मर्यादित करते. म्हणून, उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्स लागू करण्यासाठी किंवा हाय-स्पीड लॉजिक सर्किट्सच्या जवळ ठेवलेल्या ॲनालॉग सर्किट्ससाठी ओव्हरहेड घटकांची शिफारस केली जात नाही.

काही डिझायनर, कंडक्टरची लांबी कमी करण्याचा प्रयत्न करीत, प्रतिरोधकांना अनुलंब ठेवतात. पहिल्या दृष्टीक्षेपात असे दिसते की यामुळे मार्गाची लांबी कमी होते. तथापि, हे रेझिस्टरद्वारे करंटचा मार्ग वाढवते आणि रेझिस्टर स्वतः लूप (इंडक्टन्सचे वळण) दर्शवते. उत्सर्जन आणि प्राप्त करण्याची क्षमता अनेक पटींनी वाढते.

पृष्ठभाग माउंटिंगसाठी प्रत्येक घटक लीडसाठी छिद्र आवश्यक नसते. तथापि, सर्किटची चाचणी करताना समस्या उद्भवतात आणि चाचणी बिंदू म्हणून वायस वापरणे आवश्यक आहे, विशेषत: लहान घटक वापरताना.

न वापरलेले OP-AMP विभाग

सर्किटमध्ये ड्युअल आणि क्वाड ऑप-एम्प्स वापरताना, काही विभाग न वापरलेले राहू शकतात आणि या प्रकरणात ते योग्यरित्या कनेक्ट केलेले असणे आवश्यक आहे. चुकीच्या जोडणीमुळे त्याच पॅकेजमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या op amps मधून वाढलेला वीज वापर, अधिक उष्णता आणि अधिक आवाज होऊ शकतो. अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे न वापरलेले ऑपरेशनल ॲम्प्लीफायरचे पिन जोडले जाऊ शकतात. 20अ. अतिरिक्त घटकांसह (Fig. 20b) पिन कनेक्ट केल्याने सेटअप दरम्यान हे op-amp वापरणे सोपे होईल.

निष्कर्ष

खालील मूलभूत मुद्दे लक्षात ठेवा आणि ॲनालॉग सर्किट्सची रचना आणि वायरिंग करताना ते नेहमी लक्षात ठेवा.

सामान्य:

• इलेक्ट्रिकल सर्किटमधील घटक म्हणून मुद्रित सर्किट बोर्डचा विचार करा;
• आवाज आणि हस्तक्षेपाच्या स्त्रोतांबद्दल जागरूकता आणि समज असणे;
• मॉडेल आणि लेआउट सर्किट.

पीसीबी:

• केवळ उच्च-गुणवत्तेच्या सामग्रीपासून मुद्रित सर्किट बोर्ड वापरा (उदाहरणार्थ, FR-4);
• मल्टीलेयर मुद्रित सर्किट बोर्डवर बनविलेले सर्किट दुहेरी-लेयर बोर्डवर बनविलेल्या सर्किटपेक्षा 20 dB कमी बाह्य हस्तक्षेपास संवेदनशील असतात;
• वेगवेगळ्या जमिनी आणि फीडसाठी विभक्त, आच्छादित नसलेले बहुभुज वापरा;
• PCB च्या आतील स्तरांवर ग्राउंड आणि पॉवर पॉलीगॉन्स ठेवा.

घटक:

• निष्क्रिय घटक आणि बोर्ड ट्रेसद्वारे सादर केलेल्या वारंवारता मर्यादांबद्दल जागरूक रहा;
• हाय-स्पीड सर्किट्समध्ये निष्क्रिय घटकांचे अनुलंब प्लेसमेंट टाळण्याचा प्रयत्न करा;
• उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्ससाठी, पृष्ठभाग माउंटिंगसाठी डिझाइन केलेले घटक वापरा;
• कंडक्टर लहान असले पाहिजेत, चांगले;
• जर मोठ्या कंडक्टरची लांबी आवश्यक असेल तर त्याची रुंदी कमी करा;
• सक्रिय घटकांचे न वापरलेले पिन योग्यरित्या जोडलेले असणे आवश्यक आहे.

वायरिंग:

• पॉवर कनेक्टरजवळ ॲनालॉग सर्किट ठेवा;
• बोर्डच्या ॲनालॉग क्षेत्राद्वारे लॉजिक सिग्नल प्रसारित करणारे कंडक्टर कधीही मार्ग करू नका आणि त्याउलट;
• ऑप-एम्प शॉर्टच्या इनव्हर्टिंग इनपुटसाठी कंडक्टर योग्य बनवा;
• op-amp च्या इनव्हर्टिंग आणि नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुटचे कंडक्टर लांब अंतरावर एकमेकांना समांतर स्थित नाहीत याची खात्री करा;
• अतिरिक्त मार्ग वापरणे टाळण्याचा प्रयत्न करा, कारण... त्यांच्या स्वतःच्या प्रेरणामुळे अतिरिक्त समस्या उद्भवू शकतात;
• कंडक्टरला काटकोनात जाऊ नका आणि शक्य असल्यास कोपरे गुळगुळीत करा.

अदलाबदल:

• वीज पुरवठा सर्किट्समध्ये आवाज दाबण्यासाठी योग्य प्रकारचे कॅपेसिटर वापरा;
• कमी-फ्रिक्वेंसी हस्तक्षेप आणि आवाज दाबण्यासाठी, पॉवर इनपुट कनेक्टरवर टँटलम कॅपेसिटर वापरा;
• उच्च-वारंवारता हस्तक्षेप आणि आवाज दाबण्यासाठी, पॉवर इनपुट कनेक्टरवर सिरेमिक कॅपेसिटर वापरा;
• मायक्रो सर्किटच्या प्रत्येक पॉवर पिनवर सिरेमिक कॅपेसिटर वापरा; आवश्यक असल्यास, भिन्न वारंवारता श्रेणींसाठी अनेक कॅपेसिटर वापरा;
• सर्किटमध्ये उत्तेजना उद्भवल्यास, कमी कॅपेसिटन्स मूल्यासह कॅपेसिटर वापरणे आवश्यक आहे, मोठे नाही;
• कठीण परिस्थितीत, पॉवर सर्किट्समध्ये कमी प्रतिकार किंवा इंडक्टन्सचे मालिका-कनेक्ट केलेले प्रतिरोधक वापरा;
• ॲनालॉग पॉवर डिकपलिंग कॅपेसिटर केवळ ॲनालॉग ग्राउंडशी जोडलेले असावेत, डिजिटल ग्राउंडला नाही.

व्याख्या:

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कंपॅटिबिलिटी (EMC): ऑपरेशन दरम्यान, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनद्वारे वातावरणात जास्त योगदान न देण्याची क्षमता. जेव्हा ही अट पूर्ण होते, तेव्हा सर्व इलेक्ट्रॉनिक घटक एकत्र योग्यरित्या कार्य करतात.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेप (EMI): एका उपकरणाद्वारे उत्सर्जित होणारी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ऊर्जा जी दुसऱ्या उपकरणाच्या कार्यक्षमतेत व्यत्यय आणू शकते.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इम्युनिटी, EMPU (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इम्युनिटी,किंवा संवेदनशीलता, EMS): इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उर्जेच्या प्रभावांना सहनशीलता (प्रतिकार).

EMC साठी डिझाइनिंग: 4 प्रमुख नियम

नियमांची समस्या: तुमच्याकडे जितके अधिक नियम असतील तितके त्यांचे पालन करणे कठीण होईल. त्यांच्या अंमलबजावणीचे प्राधान्य वेगळे आहे.

समजा, मल्टीलेअर मुद्रित सर्किट बोर्ड तयार करताना, तुम्हाला ॲनालॉग घटकापासून डिजिटलमध्ये उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नल रूट करणे आवश्यक आहे. स्वाभाविकच, तुम्हाला इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कंपॅटिबिलिटी (EMC) समस्येची शक्यता कमी करायची आहे. इंटरनेटवर शोध घेतल्यानंतर, तुम्हाला तीन शिफारसी सापडतील ज्या तुमच्या परिस्थितीशी संबंधित आहेत:

1. आरएफ बसची लांबी कमी करा
2. सर्किटच्या ॲनालॉग आणि डिजिटल भागांमधील पॉवर आणि ग्राउंड बस वेगळे करा
3. उच्च-फ्रिक्वेंसी कंडक्टरसह पृथ्वी बहुभुज खंडित करू नका

तीन संभाव्य वायरिंग पर्यायांची तुमची दृष्टी आकृती 1 मध्ये दर्शविली आहे.

पहिल्या प्रकरणात, मार्ग थेट दोन घटकांमध्ये राऊट केले जातात आणि जमिनीचा बहुभुज सतत राहतो. दुसऱ्या प्रकरणात, बहुभुजात एक अंतर तयार होते आणि ट्रॅक हे अंतर ओलांडून जातात. तिसऱ्या प्रकरणात, मार्ग बहुभुजातील अंतरासह घातले आहेत.

या तीनपैकी प्रत्येक प्रकरणात वरीलपैकी एका नियमाचे उल्लंघन केले आहे. ही पर्यायी प्रकरणे तितकीच चांगली आहेत कारण ती तीनपैकी दोन नियमांची पूर्तता करतात? ते सर्व वाईट आहेत कारण ते प्रत्येकाने किमान एक नियम मोडला आहे?

पीसीबी डिझाइनर्सना दररोज भेडसावणारे हे प्रश्न आहेत. राउटिंग स्ट्रॅटेजीची योग्य किंवा चुकीची निवड परिणाम होऊ शकते ज्यामध्ये बोर्ड एकतर सर्व EMC आवश्यकता पूर्ण करतो किंवा बाह्य सिग्नल्सच्या संवेदनाक्षमतेसह समस्या आहेत. या प्रकरणात निवड स्पष्ट असावी, परंतु आम्ही नंतर त्याकडे परत येऊ

शिफारशींना प्राधान्य दिल्यानंतर समस्या कमी होतात. डिझाईन मार्गदर्शक तत्त्वे जर ती चांगल्या प्रकारे समजली असतील आणि ती पूर्ण धोरणाचा भाग बनतील तरच उपयुक्त ठरतील. एकदा डिझायनर मार्गदर्शक तत्त्वांना प्राधान्य द्यायला शिकले आणि ती मार्गदर्शक तत्त्वे कशी वापरली जावी हे समजून घेतल्यानंतर ते कुशलतेने चांगले पीसीबी डिझाइन करू शकतात.

इलेक्ट्रॉनिक उत्पादनांच्या सामान्य वैशिष्ट्यांवर आधारित चार सामान्य EMC नियम खालीलप्रमाणे आहेत. बऱ्याच प्रकरणांमध्ये, PCB डिझायनर यापैकी एक नियम जाणूनबुजून तोडतात जे अधिक महत्त्वाचे पूर्ण करण्याच्या प्रयत्नात असतात.

नियम 1: सिग्नल चालू पथ लहान करा

हा साधा नियम EMC शिफारशींच्या जवळजवळ प्रत्येक सूचीमध्ये दिसून येतो, परंतु बऱ्याचदा इतर शिफारसींच्या बाजूने दुर्लक्ष केले जाते किंवा कमी केले जाते.

अनेकदा पीसीबी डिझायनर सिग्नलचा प्रवाह कोठे वाहतो याचा विचारही करत नाही आणि व्होल्टेजच्या दृष्टीने सिग्नलचा विचार करणे पसंत करतो, परंतु करंटच्या दृष्टीने विचार केला पाहिजे.

प्रत्येक पीसीबी डिझायनरला माहित असले पाहिजे असे दोन स्वयंसिद्ध आहेत:

- सिग्नल प्रवाह नेहमी त्यांच्या स्त्रोताकडे परत येतात, म्हणजे सध्याचा मार्ग एक लूप आहे
- सिग्नल करंट नेहमी किमान प्रतिबाधासह मार्ग वापरतात

अनेक मेगाहर्ट्झ आणि त्यावरील फ्रिक्वेन्सीवर, सिग्नलचा प्रवाह मार्ग निश्चित करणे तुलनेने सोपे आहे कारण किमान प्रतिबाधा असलेला मार्ग, सर्वसाधारणपणे, किमान इंडक्टन्सचा मार्ग आहे. अंजीर मध्ये. आकृती 2 मुद्रित सर्किट बोर्डवर दोन घटक दाखवते. एक 50 MHz सिग्नल कंडक्टरच्या बाजूने चाचणी साइटवरून घटक A ते घटक B पर्यंत प्रवास करतो.



आपल्याला माहित आहे की सिग्नलचे समान प्रमाण घटक B पासून घटक A मध्ये परत पसरले पाहिजे. चला असे गृहीत धरू की हा विद्युतप्रवाह (याला रिटर्न म्हणू या) घटक B च्या टर्मिनलमधून, नियुक्त GND, घटक A च्या टर्मिनलपर्यंत, नियुक्त GND देखील वाहतो. .

बहुभुजाची सातत्य सुनिश्चित केल्यामुळे, आणि दोन्ही घटकांचे टर्मिनल, GND म्हणून नियुक्त केलेले, एकमेकांच्या अगदी जवळ स्थित असल्याने, यावरून असा निष्कर्ष निघतो की प्रवाह त्यांच्या दरम्यान सर्वात लहान मार्ग घेईल (पथ 1). मात्र, हे योग्य नाही. उच्च वारंवारता प्रवाह कमीत कमी इंडक्टन्सचा मार्ग निवडतात (किंवा किमान लूप क्षेत्रासह मार्ग, सर्वात लहान वळणाचा मार्ग). सिग्नल ट्रेस (पथ 2) च्या अगदी खाली अरुंद मार्गाने बहुभुजातून बहुतेक सिग्नल रिटर्न करंट वाहतात.

आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे कटआउटसह बहुभुज काही कारणास्तव तयार केले असल्यास, कटआउट 1 चा सिग्नल अखंडता आणि उत्सर्जनावर थोडासा परिणाम होईल. आणखी एक कटआउट 2 लक्षणीय समस्या होऊ शकते; हे शिफारसीशी विरोधाभास करते 2. लूप क्षेत्र लक्षणीय वाढते; उलट प्रवाह इतके तीव्र असतात की ते खंडित होण्याच्या सीमेवर वाहतात.



कमी फ्रिक्वेन्सीवर (सामान्यत: kHz आणि खाली), सर्वात कमी प्रतिबाधाचा मार्ग सर्वात कमी सिग्नल वारंवारता असलेला मार्ग असतो.



सॉलिड रिटर्न करंट पॉलीगॉन्स असलेल्या PCB साठी, पॉलीगॉन रेझिस्टन्स हा विद्युत् प्रवाह विसर्जित करतो जेणेकरून आकृती 4 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, दोन दूरच्या बिंदूंमध्ये वाहणारा प्रवाह बोर्डच्या मोठ्या क्षेत्रामध्ये पसरू शकतो.



कमी-फ्रिक्वेंसी ॲनालॉग आणि डिजिटल घटकांसह मिश्र-सिग्नल बोर्डवर, ही समस्या असू शकते. आकृती 5 हे स्पष्ट करते की मातीच्या लँडफिलमध्ये व्यवस्थित फाटणे एखाद्या नियुक्त क्षेत्रामध्ये लँडफिलमधून वाहणारे कमी वारंवारता रिटर्न करंट्स कॅप्चर करून परिस्थिती कशी सुधारू शकते.

नियम 2. रिटर्न सिग्नल बहुभुज उपविभाजित करू नका

एक मत असा आहे की ॲनालॉग रिटर्न सिग्नल करंट नेहमी डिजिटल रिटर्न सिग्नल करंटपासून वेगळे केले पाहिजे.

जेव्हा ॲनालॉग आणि डिजिटल सर्किट्स किलोहर्ट्झ फ्रिक्वेन्सीवर चालतात तेव्हा ही कल्पना उद्भवली. उदाहरणार्थ, डिजिटल ऑडिओसाठी वापरल्या जाणाऱ्या बोर्डांमध्ये संवेदनशील ॲनालॉग ॲम्प्लिफायर असलेल्या बोर्डच्या क्षेत्राखाली प्रवास करणाऱ्या कमी-फ्रिक्वेंसी डिजिटल सिग्नल करंट्सच्या प्रभावामुळे अनेकदा आवाजाच्या समस्या येतात. काही काळापूर्वी, ऑडिओ डिझायनर्सनी रिटर्न पाथ नियंत्रित करण्यासाठी रिटर्न करंट पॉलीगॉन्स वेगळे करून आणि डिजिटलमधून ॲनालॉग चालू सर्किट काढून ही समस्या टाळण्याचा प्रयत्न केला.

आमच्या विद्यार्थ्यांना डिझाइन समस्या सोडवण्यास सांगितले जाते ज्यासाठी सर्किटच्या डिजिटल भागापासून संवेदनशील ॲनालॉग घटकांचे (सामान्यत: ऑडिओ ॲम्प्लीफायर किंवा फेज-लॉक केलेले ऑसिलेटर) संरक्षण करणे आवश्यक आहे रिटर्न सिग्नल करंट पॉलीगॉनला अशा प्रकारे विभक्त करून की LF प्रवाह वेगळे केले जातात आणि HF प्रवाह निर्माण होत नाहीत हे कसे पूर्ण केले जाऊ शकते हे सहसा स्पष्ट नसते, आणि बहुधा बहुभुजांमध्ये खंडित झाल्यामुळे ते सोडवण्यापेक्षा अधिक समस्या निर्माण होतात.

ऑटोमोबाईल किंवा एव्हिएशन इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे टायर लावताना अशीच परिस्थिती उद्भवते. अशा उपकरणांमध्ये, डिजीटल सर्किट रिटर्न करंट बहुतेक वेळा सामान्य बंदिशीपासून वेगळे केले जातात जेणेकरून वाहनाच्या धातूच्या संरचनेतून वाहू शकणाऱ्या मोठ्या एलएफ करंट्सच्या नुकसानीपासून डिजिटल सर्किट्सचे संरक्षण होईल.

निःसंशयपणे, अशी परिस्थिती आहे जिथे रिटर्न करंट पॉलीगॉनमध्ये एक सुव्यवस्थित ब्रेक आवश्यक आहे. तथापि, सर्व रिटर्न सिग्नल प्रवाहांसाठी एक सतत बहुभुज ही सर्वात विश्वासार्ह पद्धत आहे. ज्या प्रकरणांमध्ये एकच कमी-फ्रिक्वेंसी सिग्नल हस्तक्षेपास संवेदनाक्षम आहे (बोर्डवरील इतर सिग्नलसह मिसळण्यास सक्षम), हा प्रवाह स्त्रोताकडे परत करण्यासाठी वेगळ्या स्तरावर रूटिंगचा वापर केला जातो. सर्वसाधारणपणे, रिटर्न सिग्नल करंट पॉलीगॉनमध्ये कधीही स्प्लिटिंग किंवा कटिंग वापरू नका. कमी-फ्रिक्वेंसी अलगावच्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी बहुभुजातील कटआउट आवश्यक आहे याची आपल्याला अद्याप खात्री असल्यास, तज्ञाचा सल्ला घ्या. डिझाइन शिफारशी किंवा अनुप्रयोगांवर अवलंबून राहू नका किंवा एखाद्या समान डिझाइनमध्ये इतर कोणासाठी काम केले असेल अशा डिझाइनची अंमलबजावणी करण्याचा प्रयत्न करू नका.

आता आम्ही EMC च्या दोन मुख्य नियमांशी परिचित झालो आहोत, आम्ही अंजीर मध्ये समस्या पुन्हा पाहण्यास तयार आहोत. 1. पर्यायांपैकी कोणता पर्याय सर्वोत्तम आहे? पहिला एकच असा आहे जो नियमांचा विरोध करत नाही.

जर काही कारणास्तव (डिझाइनच्या इच्छांच्या पलीकडे), मातीच्या बहुभुजातील अंतर आवश्यक असेल तर तिसरा वायरिंग पर्याय अधिक स्वीकार्य आहे. खंडिततेसह ट्रेसिंग सिग्नल चालू लूप क्षेत्र कमी करते.

नियम 3: कनेक्टर्समध्ये हाय-स्पीड सर्किट्स ठेवू नका

आम्ही आमच्या प्रयोगशाळेत पुनरावलोकन केलेल्या आणि मूल्यमापन केलेल्या बोर्ड डिझाइनमधील ही सर्वात सामान्य समस्या आहे. कोणत्याही अतिरिक्त खर्च किंवा प्रयत्नाशिवाय सर्व EMC आवश्यकतांनुसार कोणतेही अपयश नसावेत अशा साध्या बोर्डांमध्ये, चांगले संरक्षण आणि फिल्टरिंग नाकारण्यात आले कारण हा साधा नियम मोडला गेला.

कनेक्टर प्लेसमेंट इतके महत्त्वाचे का आहे? कित्येक शंभर मेगाहर्ट्झपेक्षा कमी फ्रिक्वेन्सीवर, तरंगलांबी मीटर किंवा त्याहून अधिक क्रमाने असते. बोर्डवरील कंडक्टर - संभाव्य अँटेना - यांची विद्युत लांबी तुलनेने कमी असते आणि त्यामुळे ते अकार्यक्षमपणे कार्य करतात. तथापि, बोर्डशी जोडलेली केबल्स किंवा इतर उपकरणे जोरदार प्रभावी अँटेना असू शकतात.

तथापि, कनेक्टर्समध्ये ठेवलेले हाय-स्पीड सर्किट घटक अनेक मिलिव्होल्ट किंवा त्याहून अधिक कनेक्टर्समध्ये सहजपणे संभाव्य फरक निर्माण करू शकतात. हे व्होल्टेज जोडलेल्या केबल्समध्ये उत्तेजना प्रवाह निर्माण करू शकतात, ज्यामुळे त्यांचे उत्सर्जन वाढते.

कनेक्टर एका काठावर असताना सर्व तपशीलांची पूर्तता करणारा बोर्ड जर बोर्डच्या विरुद्ध बाजूस जोडलेला केबल असलेला एक कनेक्टर असेल तर तो EMC अभियंत्यासाठी दुःस्वप्न बनू शकतो. या प्रकारची समस्या प्रदर्शित करणारी उत्पादने (संपूर्ण बहुभुजातून व्होल्टेज वाहून नेणारी केबल्स) सामान्यत: पुनर्संचयित करणे विशेषतः कठीण आहे. बऱ्याचदा यासाठी बऱ्यापैकी चांगले संरक्षण आवश्यक असते. बर्याच प्रकरणांमध्ये, जर कनेक्टर एका बाजूला किंवा बोर्डच्या एका कोपर्यात स्थित असतील तर हे संरक्षण पूर्णपणे अनावश्यक असेल.

नियम 4. नियंत्रण सिग्नलचा संक्रमण वेळ

100 MHz वर चालणारा बोर्ड 2 GHz वर चालत असताना कधीही आवश्यकता पूर्ण करू नये. चांगल्या आकाराच्या डिजिटल सिग्नलमध्ये खालच्या हार्मोनिक्समध्ये खूप शक्ती असते आणि वरच्यामध्ये तेवढी शक्ती नसते. सिग्नलचा संक्रमण वेळ नियंत्रित करून, उच्च हार्मोनिक्सवर सिग्नल पॉवर नियंत्रित करणे शक्य आहे, जे EMC साठी श्रेयस्कर आहे. अत्याधिक दीर्घ क्षणिक वेळेमुळे सिग्नल अखंडतेच्या समस्या आणि थर्मल समस्या उद्भवू शकतात. विकास आणि डिझाइन प्रक्रियेदरम्यान, या स्पर्धात्मक आवश्यक परिस्थितींमध्ये तडजोड करणे आवश्यक आहे.

सिग्नल कालावधीच्या अंदाजे 20% च्या क्षणिक वेळेचा परिणाम स्वीकार्य वेव्हफॉर्ममध्ये होतो, ज्यामुळे क्रॉसस्टॉक आणि रेडिएशनमुळे होणारी समस्या कमी होते. अनुप्रयोगावर अवलंबून, संक्रमण वेळ सिग्नल कालावधीच्या 20% पेक्षा जास्त किंवा कमी असू शकतो; तथापि, ही वेळ अनियंत्रित नसावी.
डिजिटल सिग्नलच्या कडा बदलण्याचे तीन मुख्य मार्ग आहेत:
- ज्यांचे कार्यप्रदर्शन आवश्यक कार्यक्षमतेशी जुळते अशा मालिकेतील डिजिटल मायक्रोसर्किट्सचा वापर,
- आउटपुट सिग्नलसह मालिकेत फेराइटवर रेझिस्टर किंवा इंडक्टर ठेवणे, आणि

पहिली पद्धत बहुतेक वेळा सर्वात सोपी आणि प्रभावी असते.

रेझिस्टर किंवा फेराइट वापरल्याने डिझायनरला अधिक क्षणिक नियंत्रण मिळते आणि कालांतराने लॉजिक फॅमिलीमध्ये होणाऱ्या बदलांवर कमी प्रभाव पडतो. कंट्रोल कॅपेसिटर वापरण्याचा फायदा म्हणजे गरज नसताना ते सहज काढता येते. तथापि, हे लक्षात ठेवले पाहिजे की कॅपेसिटर आरएफ सिग्नल स्त्रोताचा प्रवाह वाढवतात.

लक्षात घ्या की रिटर्न करंट मार्गामध्ये सिंगल-वायर सिग्नल फिल्टर करण्याचा प्रयत्न करणे नेहमीच वाईट कल्पना असते. उदाहरणार्थ, उच्च-फ्रिक्वेंसी आवाज फिल्टर करण्याच्या प्रयत्नात रिटर्न पॉलीगॉनमधील एका अंतरावर कमी-फ्रिक्वेंसी ट्रेस कधीही रूट करू नका. पहिले दोन नियम पाहिल्यानंतर हे स्पष्ट व्हायला हवे. तथापि, हे चुकीचे धोरण वापरणारे बोर्ड कधी कधी आमच्या प्रयोगशाळेत ओळखले जातात.

सर्वसाधारणपणे, बोर्ड डिझाइन आणि लेआउट प्रक्रियेदरम्यान, EMC नियमांचे पालन करण्यासाठी प्राधान्यक्रम सेट करणे आवश्यक आहे. इतर EMC शिफारशींचे पालन करण्याच्या प्रयत्नात या नियमांशी तडजोड केली जाऊ नये. तथापि, काही अतिरिक्त शिफारसी आहेत ज्या विचारात घेण्यासारख्या आहेत.

उदाहरणार्थ, पुरेसे पॉवर बस वेगळे करणे, I/O ट्रेस लहान ठेवणे आणि आउटपुट सिग्नलसाठी फिल्टरिंग प्रदान करणे महत्वाचे आहे.

तुम्ही कोणाच्या सल्ल्यावर विश्वास ठेवू शकता? ज्यांच्या शिफारसी स्पष्टपणे चार मुख्य नियम पूर्ण करण्यात मदत करतात अशा कोणावरही विश्वास ठेवा. डिझाईन करताना थोडी अतिरिक्त काळजी घेतल्यास बराच वेळ, पैसा आणि मेहनत वाचू शकते जे एक जटिल उत्पादन योग्यरित्या कार्य करण्यासाठी वाया जाईल.

लेखाचे भाषांतर:
डॉ. टॉड हबिंग, डॉ. टॉम व्हॅन डोरेन
EMC साठी डिझाइनिंग: शीर्ष 4 मार्गदर्शक तत्त्वे
मुद्रित सर्किट डिझाइन आणि उत्पादन, जून 2003

डॉ. टॉड हबिंग, इलेक्ट्रिकल आणि संगणक अभियांत्रिकीचे प्रतिष्ठित प्राध्यापक, दोनदा इलेक्ट्रिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक्स अभियंता संस्थेच्या इंटरनॅशनल सिम्पोजियममधून "सर्वोत्कृष्ट सिम्पोजियम पब्लिकेशन्स" पुरस्काराने सन्मानित झाले.

डॉ. टॉम व्हॅन डोरेन, मिसूरी-रोला विद्यापीठातील इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कंपॅटिबिलिटी प्रयोगशाळेत इलेक्ट्रिकल आणि संगणक अभियांत्रिकीचे प्राध्यापक.

1 सामान्य तरतुदी

इलेक्ट्रोस्टॅटिक्स आणि आवाजासह समस्या टाळण्यासाठी, मुद्रित सर्किट बोर्ड घालताना काही नियमांचे पालन करणे आवश्यक आहे. सर्वात गंभीर मुद्दा म्हणजे पिन सी, कारण हे एमके कोरच्या अंगभूत 3.3-व्होल्ट वीज पुरवठ्याशी जोडलेले आहे. म्हणून, फिल्टर कॅपेसिटर शक्य तितक्या टर्मिनलच्या जवळ स्थित असावे.

आपण पॉवर आणि ग्राउंड सर्किट्सच्या वायरिंगकडे देखील लक्ष दिले पाहिजे. अन्न "तारा" द्वारे पुरविले जाते. आम्ही एमके बॉडीच्या खाली थेट स्थापनेच्या बाजूला पृथ्वीचा थर ठेवण्याची शिफारस करतो. MK आणि MK मधील हस्तक्षेप टाळण्यासाठी Vcc आणि Vss लाईन्समध्ये उर्वरित सर्किटसह फक्त एक कनेक्शन बिंदू असावा. फिल्टर कॅपेसिटर (DeCaps) संबंधित टर्मिनल्सच्या शक्य तितक्या जवळ स्थित असावेत. जर ते खूप दूर काढले गेले तर ते त्यांचे कार्य करणे थांबवतात.

क्वार्ट्ज रेझोनेटर्स वापरताना, ते Xn(A) टर्मिनल्सपासून कमीत कमी अंतरावर असले पाहिजेत.

शक्य असल्यास, एमके माउंटिंग बाजूला फिल्टर कॅपेसिटर ठेवण्याचा सल्ला दिला जातो.

2 वीज पुरवठा वायरिंग

Vcc आणि Vss बसेस मालिका साखळीत नाही तर “स्टार” मध्ये मार्गस्थ केल्या पाहिजेत. Vss साठी, MK बॉडीखाली मातीचा बहुभुज शिफारसीय आहे, एका बिंदूवर उर्वरित सर्किटशी जोडलेला आहे.

खाली खराब आणि चांगल्या वीज पुरवठा वायरिंगची दोन उदाहरणे आहेत.

3 फिल्टरिंग आउटपुट C

4 फिल्टरिंग पॉवर सर्किट्स

पॉवर सर्किट्ससाठी फिल्टर कॅपेसिटर (डीकॅप्स) पॉवर प्रवाहांच्या मार्गावर स्थित असणे आवश्यक आहे, अन्यथा त्यांच्या वापरास अर्थ नाही. खालील आकृती हे विधान स्पष्ट करते:

5 क्वार्ट्ज रेझोनेटरचे स्थान आणि सिग्नल सर्किट्सचे वायरिंग

क्वार्ट्ज शक्य तितक्या MK जवळ स्थित असावे. अशा प्रकारे, जनरेटर कॅपेसिटर क्वार्ट्जच्या "मागे" स्थित असतील.

6 अतिरिक्त दस्तऐवजीकरण

अधिक तपशीलवार माहितीसाठी, ऍप्लिकेशन नोट 16bit-EMC-मार्गदर्शिका पहा.

7 MK निष्कर्षांची सूची

टेबल एमके पिन दर्शविते जे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवादासाठी महत्त्वपूर्ण आहेत आणि त्यांच्या कनेक्शनबद्दल संक्षिप्त माहिती.

* - विशिष्ट MK मध्ये उपस्थित असू शकत नाही

या विभागात, आम्ही मुद्रित सर्किट बोर्डवरील कंडक्टरसह त्याच्या प्रसारणाशी संबंधित डिजिटल सिग्नल विकृती कशी टाळायची ते पाहतो. जरी हे प्रामुख्याने सर्किट अभियंत्यासाठी एक कार्य असले तरी, पीसीबी डिझायनर देखील बोर्डवर सिग्नल ट्रान्समिशन, तसेच बोर्डवर क्रॉसस्टॉक आणि क्रॉसस्टॉकच्या समस्यांसाठी जबाबदार असतो.

ट्रान्समिशन दरम्यान सिग्नल का विकृत होतो?
सर्वप्रथम, 1 GHz किंवा त्याहून अधिक वारंवारता असलेल्या उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नलचे वैशिष्ट्य म्हणजे विकृती. हे वैयक्तिक वायर सेगमेंट्स, व्हियास, बोर्डवरील फॅन-आउट्स आणि रिसीव्हर इनपुटवर अनुनाद आणि प्रतिबिंबांच्या प्रभावामुळे होते. तथापि, समस्या अशी आहे की 500 मेगाहर्ट्झ पर्यंतची वारंवारता असलेले सिग्नल, मानक डिजिटल सर्किट्ससाठी वैशिष्ट्यपूर्ण, जसे की आपण नंतर पाहू, बऱ्याचदा लक्षणीय विकृत केले जाऊ शकतात, याचा अर्थ ते उच्च-फ्रिक्वेंसी म्हणून देखील वर्गीकृत केले जाऊ शकतात.

विकृतीशिवाय प्रसारणाची कल्पना काय आहे?
विकृतीविना सिग्नल ट्रान्समिशनचे तत्त्व असे आहे की कंडक्टर दिलेल्या वैशिष्ट्यपूर्ण (वेव्ह) प्रतिबाधासह ट्रान्समिशन लाइन (किंवा "लांब रेषा") म्हणून बनविला जातो, म्हणजे. impedance Z 0 , स्त्रोतापासून सिग्नल रिसीव्हरपर्यंतच्या संपूर्ण लांबीच्या बाजूने समान आहे, जे रेषेची एकसंधता सुनिश्चित करते. दुसरी आवश्यकता सिग्नलच्या स्त्रोत आणि प्राप्तकर्त्यासह रेषेची सुसंगतता आहे. पारंपारिक कंडक्टरच्या विपरीत, अशा ट्रान्समिशन लाइनमुळे सिग्नल ट्रान्समिशन दरम्यान अनुनाद, विकृती आणि परावर्तन होत नाही, ते कितीही लांब असले तरीही. ज्ञात पॅरामीटर्ससह सामग्री वापरून आणि मुद्रित पॅटर्न घटकांची आवश्यक परिमाणे सुनिश्चित करून मुद्रित सर्किट बोर्डवर ट्रान्समिशन लाइन सहजपणे लागू केल्या जाऊ शकतात. अनुक्रमांक आणि समांतर रेषा जुळतात आणि स्त्रोत आउटपुट आणि/किंवा सिग्नल रिसीव्हर इनपुटवर विशिष्ट जुळणारे प्रतिरोधक वापरणे आवश्यक आहे. बोर्डवर तयार झालेल्या ट्रान्समिशन लाइन्स अर्थातच, नियंत्रित वैशिष्ट्यपूर्ण प्रतिबाधा Z 0 सह कनेक्टर आणि केबल्स वापरून बोर्डच्या बाहेर विस्तारित केल्या जाऊ शकतात.

कोणत्या संकेतांसाठी विकृती महत्त्वपूर्ण ठरते?
बोर्डवरील कंडक्टरच्या लांबीची तुलना प्रसारित सिग्नलच्या सर्वोच्च वारंवारतेच्या घटकाच्या तरंगलांबीशी करून (प्रसार करताना, उदाहरणार्थ, FR4 सामग्रीमध्ये), कंडक्टरची तथाकथित विद्युत लांबी निर्धारित केली जाऊ शकते. विद्युत लांबी किमान तरंगलांबीच्या अपूर्णांकांमध्ये किंवा त्याच्या व्यस्त मूल्याच्या अपूर्णांकांमध्ये व्यक्त केली जाऊ शकते - समोरचा कालावधी. जर कंडक्टरची विद्युत लांबी खूप जास्त असेल, तर जास्त सिग्नल विकृती टाळण्यासाठी, हा कंडक्टर ट्रान्समिशन लाइन म्हणून कॉन्फिगर केला पाहिजे. लक्षात घ्या की उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नल प्रसारित करताना, ट्रान्समिशन लाइनचा वापर केवळ विकृती कमी करण्यासाठीच नाही तर इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन (EMR) ची पातळी कमी करण्यासाठी देखील केला पाहिजे.

"आघाडीचा अर्धा कालावधी" असा नियम
एक ढोबळ नियम असा आहे की कंडक्टर "विद्युतदृष्ट्या लांब" असतो (ज्याला इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी म्हणतात "लांब ओळ"), जर सिग्नल फ्रंटला स्त्रोतापासून सर्वात दूरच्या रिसीव्हरपर्यंत जाण्यासाठी लागणारा वेळ सिग्नल समोरच्या वेळेच्या निम्म्यापेक्षा जास्त असेल. या प्रकरणात आहे की रेषेतील प्रतिबिंबे सिग्नल फ्रंटला लक्षणीय विकृत करू शकतात. चला असे गृहीत धरू की डिव्हाइसमध्ये 2 एनएसच्या वाढीच्या वेळेसह चिप्स आहेत (उदाहरणार्थ, फास्टटीटीएल मालिकेच्या दस्तऐवजीकरणानुसार). उच्च फ्रिक्वेन्सीवर PCB मटेरियल (FR4) चा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक 4.0 च्या जवळ असतो, जो प्रकाशाच्या वेगाच्या 50% किंवा 1.5.10 8 m/s इतका समोरचा वेग देतो. हे 6.7 ps/mm च्या पुढच्या प्रसाराच्या वेळेशी संबंधित आहे. या गतीने, फ्रंट 2 एनएस मध्ये सुमारे 300 मिमी प्रवास करेल. यावरून आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो की अशा सिग्नलसाठी "ट्रान्समिशन लाइन्स" फक्त जर कंडक्टरची लांबी या अंतराच्या निम्म्यापेक्षा जास्त असेल - म्हणजे 150 मिमी.

दुर्दैवाने, हे चुकीचे उत्तर आहे. "हाफ राइज टाइम" हा नियम खूप सोपा आहे आणि जर त्याच्या कमतरता लक्षात घेतल्या नाहीत तर समस्या उद्भवू शकतात.

सरलीकृत दृष्टिकोनासह समस्या
मायक्रोसर्किटसाठी दस्तऐवजीकरणात दिलेल्या वाढीच्या वेळेचा डेटा कमाल मूल्य प्रतिबिंबित करतो आणि बऱ्याचदा वास्तविक स्विचिंग वेळ लक्षणीयरीत्या कमी असतो (म्हणा, तो "कमाल" पेक्षा 3-4 पट कमी असू शकतो, आणि हे फारच शक्य नाही. हमी देतो की ते चिप्सच्या बॅचमध्ये बदलणार नाही). शिवाय, लोडचा अपरिहार्य कॅपेसिटिव्ह घटक (लाइन-कनेक्ट केलेल्या IC इनपुटमधून) बेअर सर्किट बोर्डवर प्राप्त करता येण्याजोग्या डिझाइन गतीच्या तुलनेत सिग्नल प्रसार गती कमी करतो. म्हणून, पुरेशी प्रसारित सिग्नल अखंडता प्राप्त करण्यासाठी, पूर्वी वर्णन केलेल्या नियमापेक्षा कमी कंडक्टरसह ट्रान्समिशन लाइन वापरल्या पाहिजेत. हे दर्शविले जाऊ शकते की 2 एनएसच्या वाढीच्या वेळेसह (दस्तऐवजीकरणानुसार) सिग्नलसाठी, ज्यांची लांबी केवळ 30 मिमी (आणि कधीकधी कमी) पेक्षा जास्त असते अशा कंडक्टरसाठी ट्रान्समिशन लाइन वापरण्याचा सल्ला दिला जातो! हे विशेषतः सिंक्रोनाइझेशन किंवा गेटिंग फंक्शन असलेल्या सिग्नलवर लागू होते. तंतोतंत हे सिग्नल आहेत जे “खोट्या सकारात्मक,” “पुनर्गणना,” “चुकीच्या डेटाचे रेकॉर्डिंग” आणि इतरांशी संबंधित समस्यांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत.

ट्रान्समिशन लाइन्सची रचना कशी करावी?
कोणत्या प्रकारच्या ट्रान्समिशन लाईन्स असू शकतात, मुद्रित सर्किट बोर्डवर त्यांची रचना कशी करावी आणि त्यांचे पॅरामीटर्स कसे तपासावेत यासाठी अनेक प्रकाशने समर्पित आहेत. विशेषतः, IEC 1188-1-2: 1988 मानक या संदर्भात तपशीलवार मार्गदर्शन प्रदान करते. तेथे अनेक सॉफ्टवेअर उत्पादने देखील उपलब्ध आहेत जी तुम्हाला ट्रान्समिशन लाइन डिझाइन आणि पीसीबी संरचना निवडण्याची परवानगी देतात. बहुतेक आधुनिक PCB डिझाइन सिस्टीम अंगभूत प्रोग्राम्ससह येतात जे डिझायनरला निर्दिष्ट पॅरामीटर्ससह ट्रान्समिशन लाइन डिझाइन करण्यास परवानगी देतात. उदाहरणांमध्ये AppCAD, CITS25, TXLine सारखे प्रोग्राम समाविष्ट आहेत. पोलर इन्स्ट्रुमेंट्सच्या सॉफ्टवेअर उत्पादनांद्वारे सर्वात पूर्ण क्षमता प्रदान केल्या जातात.

ट्रान्समिशन लाइन्सची उदाहरणे
उदाहरणे म्हणून, सर्वात सोप्या प्रकारच्या ट्रान्समिशन लाईन्सचा विचार करा.

ट्रान्समिशन लाईनची रचना उत्तम प्रकारे कशी करावी?
सर्वोच्च गती (किंवा सर्वात गंभीर) सिग्नल हे ग्राउंड प्लेन (GND) च्या शेजारील स्तरांमध्ये असावेत, शक्यतो डीकपलिंग पॉवर प्लेनसह जोडलेले असावे. जर योजना पुरेशा प्रमाणात डिकपल केल्या गेल्या असतील आणि फार गोंगाट नसतील तर पॉवर प्लॅनवर कमी गंभीर सिग्नल लागू केले जाऊ शकतात. अशा प्रत्येक पॉवर प्लॅनचा हा सिग्नल जिथून किंवा जिथून प्राप्त होतो त्या मायक्रो सर्किटशी संबंधित असणे आवश्यक आहे. सर्वोत्कृष्ट आवाज प्रतिकारशक्ती आणि EMC दोन GND प्लॅन्समध्ये काढलेल्या स्ट्रीप लाइनद्वारे प्रदान केले जातात, त्यापैकी प्रत्येक डीकपलिंगसाठी स्वतःच्या पॉवर प्लॅनसह जोडलेले आहे.
ट्रान्समिशन लाइनमध्ये ती काढलेली कोणत्याही संदर्भ योजनांमध्ये छिद्र, खंडित किंवा विभाजन नसावे, कारण यामुळे Z 0 मध्ये महत्त्वपूर्ण बदल होतील. शिवाय, स्ट्रीप लाइन प्लॅनमधील कोणत्याही विघटनापासून किंवा सपोर्टिंग प्लॅनच्या काठावरुन शक्य तितक्या लांब असावी आणि हे अंतर कंडक्टरच्या रुंदीच्या दहापट पेक्षा कमी नसावे. क्रॉसस्टॉक काढून टाकण्यासाठी जवळच्या ट्रान्समिशन लाईन्स किमान तीन कंडक्टर रुंदीने विभक्त केल्या पाहिजेत. अत्यंत गंभीर किंवा "आक्रमक" सिग्नल्स (जसे की रेडिओ अँटेनासह संप्रेषण) जवळच्या अंतराच्या दोन ओळींसह सममितीय रेषेचा वापर करून, जसे की इतर कंडक्टरपासून ते अवरोधित करणे आणि मुद्रित सर्किट बोर्डमध्ये समाक्षीय संरचना तयार करणे, EMC कडून फायदा होऊ शकतो. . तथापि, अशा संरचनांसाठी, Z 0 ची गणना भिन्न सूत्रे वापरून केली जाते.

तुम्ही प्रकल्पाची किंमत कशी कमी करू शकता?
वर वर्णन केलेल्या ट्रान्समिशन लाईन्सच्या प्रकारांना जवळजवळ नेहमीच मल्टीलेयर बोर्ड वापरण्याची आवश्यकता असते आणि त्यामुळे कमी किमतीच्या श्रेणीमध्ये वस्तुमान उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी ते लागू होऊ शकत नाही (जरी उच्च व्हॉल्यूममध्ये, 4-लेयर मुद्रित सर्किट बोर्ड फक्त 20- दुहेरी बाजूंच्या पेक्षा 30% अधिक महाग). तथापि, कमी किमतीच्या प्रकल्पांसाठी, समतोल (एकसमान) किंवा कॉप्लॅनर सारख्या रेषेचा प्रकार देखील वापरला जातो, जो सिंगल-लेयर बोर्डवर बांधला जाऊ शकतो. हे लक्षात घेतले पाहिजे की सिंगल-लेयर प्रकारच्या ट्रान्समिशन लाइन्स बोर्डवर मायक्रोस्ट्रिप आणि स्ट्रिपलाइन लाइन्सपेक्षा कित्येक पट जास्त क्षेत्र व्यापतात. याव्यतिरिक्त, मुद्रित सर्किट बोर्डच्या खर्चावर बचत करताना, आपल्याला अतिरिक्त उपकरण संरक्षण आणि आवाज फिल्टरिंगसाठी अधिक पैसे द्यावे लागतील. सामान्य नियम असा आहे की पॅकेजिंग स्तरावर EMC समस्या सोडवण्यासाठी PCB स्तरावर समान समस्या सोडवण्यापेक्षा 10-100 पट जास्त खर्च येतो.
म्हणून, PCB स्तरांची संख्या कमी करून तुमचे डिझाइन बजेट कमी करताना, सिग्नल अखंडता आणि EMC ची आवश्यक पातळी सुनिश्चित करण्यासाठी नमुना बोर्ड ऑर्डर करण्याच्या अनेक पुनरावृत्तींवर अतिरिक्त वेळ आणि पैसा खर्च करण्यास तयार रहा.

स्तर बदलण्याचा नकारात्मक प्रभाव कसा कमी करायचा?
मानक वायरिंग नियमांनुसार, प्रत्येक चिपच्या जवळ किमान एक डिकपलिंग कॅपेसिटर असतो, त्यामुळे आम्ही चिपच्या जवळचा थर बदलू शकतो. तथापि, "स्ट्रिप" लेयरमध्ये नसलेल्या विभागांची एकूण लांबी विचारात घेणे आवश्यक आहे. एक ढोबळ नियम असा आहे की या विभागांची एकूण विद्युत लांबी वाढीच्या वेळेच्या एक-अष्टमांश पेक्षा जास्त नसावी. यापैकी कोणत्याही सेगमेंटवर Z 0 मध्ये खूप मोठा बदल झाल्यास (उदाहरणार्थ, ZIF सॉकेट्स किंवा मायक्रोसर्किट्ससाठी इतर प्रकारचे सॉकेट वापरताना), ही लांबी वाढीच्या वेळेच्या एक दशांश पर्यंत कमी करण्याचा प्रयत्न करणे चांगले आहे. नॉन-स्टँडर्डाइज्ड सेगमेंट्सची कमाल अनुमत एकूण लांबी निर्धारित करण्यासाठी हा नियम वापरा आणि या मर्यादेत ते शक्य तितके कमी करण्याचा प्रयत्न करा.
याच्या आधारावर, 2 एनएसच्या वाढीच्या वेळेसह (दस्तऐवजीकरणानुसार) सिग्नलसाठी, आम्ही मायक्रोसर्किटच्या मध्यभागी किंवा जुळणाऱ्या रेझिस्टरच्या मध्यभागी 10 मिमीपेक्षा जास्त नसलेला स्तर बदलला पाहिजे. हा नियम 4-पट फरक लक्षात घेऊन विकसित केला गेला आहे की वास्तविक स्विचिंग वेळ दस्तऐवजीकरणानुसार कमाल पेक्षा लक्षणीय कमी असू शकतो. ज्या ठिकाणी स्तर बदलले आहेत त्या ठिकाणापासून अंदाजे समान अंतरावर (आणखी नाही), संबंधित ग्राउंड आणि पॉवर प्लॅनला जोडणारा किमान एक डिकपलिंग कॅपेसिटर असावा. मोठ्या चिप्स वापरताना असे लहान अंतर साध्य करणे कठीण आहे, म्हणून आधुनिक हाय-स्पीड सर्किट्सच्या लेआउटमध्ये तडजोड करणे आवश्यक आहे. तथापि, हा नियम हाय-स्पीड सर्किट्समध्ये लहान-आकाराचे मायक्रोक्रिकेट श्रेयस्कर आहे या वस्तुस्थितीचे समर्थन करतो आणि बीजीए आणि फ्लिप-चिप तंत्रज्ञानाच्या जलद विकासाची वस्तुस्थिती स्पष्ट करतो, ज्यामुळे बोर्डवरील कंडक्टरपासून चिपपर्यंत सिग्नलचा मार्ग कमी होतो. microcircuit च्या.

प्रोटोटाइपचे सिम्युलेशन आणि चाचणी
कारण तेथे बरेच IC पर्याय आहेत आणि त्याहूनही अधिक अनुप्रयोग आहेत, काही अभियंत्यांना हे नियम चुकीचे वाटू शकतात आणि इतरांना ते अतिशयोक्तीपूर्ण वाटू शकतात, परंतु ते "अंगठ्याचे नियम" ची भूमिका आहे - ते मदत करण्यासाठी फक्त अंदाजे अंदाज आहेत. आपण अंतर्ज्ञानाने योग्यरित्या कार्यरत उपकरणे डिझाइन करा.
आजकाल, संगणक मॉडेलिंग साधने अधिकाधिक प्रवेशयोग्य आणि प्रगत होत आहेत. ते तुम्हाला सिग्नल इंटिग्रिटी पॅरामीटर्स, EMC, वास्तविक लेयर स्ट्रक्चर आणि सिग्नल रूटिंगवर अवलंबून मोजण्याची परवानगी देतात. अर्थात, त्यांचा वापर आमच्या अंदाजे अंदाजापेक्षा अधिक अचूक परिणाम देईल, म्हणून आम्ही शक्य तितक्या संगणक सिम्युलेशन वापरण्याची शिफारस करतो. तथापि, हे विसरू नका की मायक्रोसर्किट्सची वास्तविक स्विचिंग वेळ दस्तऐवजीकरणात दर्शविलेल्या वेळेपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी असू शकते आणि यामुळे चुकीचे परिणाम होऊ शकतात, म्हणून आउटपुट आणि इनपुट स्टेजचे मॉडेल वास्तविकतेशी संबंधित असल्याची खात्री करा.
पुढील पायरी म्हणजे उच्च-फ्रिक्वेंसी ऑसिलोस्कोप वापरून मुद्रित सर्किट बोर्डच्या पहिल्या "प्रोटोटाइप" नमुन्यावरील गंभीर सिग्नलचा रस्ता तपासणे. मुद्रित सर्किट बोर्डच्या बाजूने कंडक्टरच्या संपूर्ण लांबीमधून जाताना वेव्हफॉर्म विकृत होणार नाही याची खात्री करणे आवश्यक आहे आणि वरील नियमांचे पालन केल्याने प्रथमच उत्कृष्ट परिणाम मिळण्याची शक्यता नाही, जरी ते खूप चांगले असू शकते. . RF इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड विश्लेषक, किंवा उत्सर्जन स्पेक्ट्रम विश्लेषक वापरणे, "प्रोटोटाइप" PCB स्तरावर सिग्नल अखंडता आणि EMC समस्यांचे परीक्षण करण्याचा आणखी एक मार्ग असू शकतो. अशा विश्लेषणाच्या पद्धती हा या लेखाचा विषय नाही.
जरी तुम्ही कॉम्प्लेक्स सर्किट सिम्युलेशन वापरत असाल, तरीही तुमच्या पहिल्या PCB प्रोटोटाइपवर सिग्नल इंटिग्रिटी आणि EMC टेस्टिंगकडे दुर्लक्ष करू नका.

PCB उत्पादनाच्या टप्प्यावर तरंग अवरोध प्रदान करणे
मुद्रित सर्किट बोर्डांच्या निर्मितीसाठी बनवलेल्या ठराविक FR4 मटेरियलचे डायलेक्ट्रिक स्थिरांक (E r) मूल्य 1 GHz वर सुमारे 3.8...4.2 असते. वास्तविक E r मूल्ये ±25% च्या आत बदलू शकतात. असे FR4 साहित्य आहेत ज्यांचे E r मूल्य आहे जे पुरवठादाराने रेट केलेले आणि हमी दिलेले आहे आणि ते पारंपारिक साहित्यापेक्षा जास्त महाग नाहीत, परंतु PCB उत्पादकांना PCB ऑर्डरमध्ये विशिष्टपणे निर्दिष्ट केल्याशिवाय "रेट केलेले" FR4 ग्रेड वापरण्याची आवश्यकता नाही.
PCB उत्पादक मानक डायलेक्ट्रिक जाडीसह काम करतात (“प्रीप्रेग” आणि “लॅमिनेट”), आणि प्रत्येक थरातील त्यांची जाडी बोर्ड उत्पादनात ठेवण्यापूर्वी, जाडी सहिष्णुता (सुमारे ±10%) लक्षात घेऊन निर्धारित करणे आवश्यक आहे. दिलेल्या Z 0 ची खात्री करण्यासाठी, विशिष्ट डायलेक्ट्रिक जाडीसाठी, तुम्ही योग्य कंडक्टर रुंदी निवडू शकता. काही उत्पादकांसाठी कंडक्टरची वास्तविक आवश्यक रुंदी सूचित करणे आवश्यक आहे, इतरांसाठी - अंडरकटसाठी मार्जिनसह, जे नाममात्र रुंदीच्या तुलनेत 25-50 मायक्रॉनपर्यंत पोहोचू शकते. निर्दिष्ट Z 0 सुनिश्चित करण्यासाठी कोणत्या थरांमध्ये कंडक्टरची रुंदी कोणती आहे हे निर्मात्याला सूचित करणे हा सर्वोत्तम पर्याय आहे. या प्रकरणात, निर्माता त्याच्या उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या अनुसार निर्दिष्ट पॅरामीटर्स सुनिश्चित करण्यासाठी कंडक्टरची रुंदी आणि स्तर संरचना समायोजित करू शकतो. या व्यतिरिक्त, उत्पादक प्रत्येक फॅक्टरी रिकाम्या जागेवर वास्तविक लहरी प्रतिबाधा मोजतो आणि ज्या बोर्डवर Z 0 ±10% किंवा अधिक अचूकपणे सहनशीलतेमध्ये येत नाही ते बोर्ड नाकारतो.
1 GHz वरील सिग्नलसाठी, उत्तम स्थिरता आणि इतर डायलेक्ट्रिक गुणधर्मांसह (जसे की Rogers Duroid इ.) उच्च वारंवारता सामग्री वापरणे आवश्यक असू शकते.

साहित्य
1. EMC आणि सिग्नल इंटिग्रिटीसाठी डिझाइन तंत्र, Eur Ing कीथ आर्मस्ट्राँग.
2. IEC 61188-1-2: 1998 मुद्रित बोर्ड आणि मुद्रित बोर्ड असेंब्ली - डिझाइन आणि वापर. भाग 1-2: सामान्य आवश्यकता - नियंत्रित प्रतिबाधा, www.iec.ch.
3. उच्च जटिलतेच्या मल्टीलेयर मुद्रित सर्किट बोर्डची रचना. सेमिनार पीसीबी तंत्रज्ञान, 2006.
4. http://library.espec.ws/books/chooseant/CHAPTER6/6-1.htm
5. हार्डवेअर डिझाइन. वॉल्ट केस्टर.

वर नमूद केल्याप्रमाणे, सर्किट वेगळे आहेत: डिजिटल भाग; ॲनालॉग भाग; पॉवर विभाग; इंटरफेस भाग. शृंखलेचे हे सर्व भाग शक्य असल्यास अवकाशीय करणे आवश्यक आहे. अन्यथा, "चमत्कार" होऊ शकतात. म्हणून, उदाहरणार्थ, जर तुमच्या डिव्हाइसमध्ये टच पॅनेल असेल (बोर्डवरील तांबे सब्सट्रेटसह कॅपॅसिटन्स काढला असेल), आणि त्याच्या पुढे तुम्ही स्विचिंग पॉवर सप्लाय कन्व्हर्टर ठेवता, तर हस्तक्षेप चुकीच्या सकारात्मकतेकडे नेईल. दुसरे उदाहरण: डिजिटल किंवा ॲनालॉग भागाजवळ रिले सारखा पॉवर पार्ट ठेवल्याने, सर्वात वाईट परिस्थितीत, मायक्रोकंट्रोलरच्या अंतर्गत भागांना नुकसान होऊ शकते, पिनवर 5 व्होल्टपेक्षा जास्त संभाव्यता निर्माण करू शकते आणि चुकीचे सकारात्मक गुण देऊ शकतात ( डिजिटल भाग) किंवा चुकीचे रीडिंग (ॲनालॉग भागामध्ये), तथापि, जर एडीसी रिझोल्यूशन 10 बिट्सपेक्षा जास्त नसेल, तर ग्राउंड वेगळे करणे आवश्यक नाही, कारण प्रभाव सामान्यतः कमी असतो).

जमिनी "वेगळ्या" बनवून, तुम्ही त्यांचा एकमेकांवरील प्रभाव कमी करता. जमीन मशागत करताना काय पाळावे?

PCB चे ग्राउंड एरिया जास्तीत जास्त करून, त्याचे इंडक्टन्स कमी केले जाते, ज्यामुळे रेडिएशन कमी होते. शिवाय, क्षेत्र वाढवून, मुद्रित सर्किट बोर्डची आवाज प्रतिकारशक्ती वाढते. क्षेत्र वाढवण्याचे दोन मार्ग आहेत: बोर्ड पूर्णपणे भरा किंवा ग्रिडच्या स्वरूपात बनवा.

पूर्ण भरणे आपल्याला सर्वात कमी प्रतिबाधा मिळविण्यास अनुमती देते - ही एक "आदर्श" पृथ्वी प्रणाली आहे (जाळी थोडीशी वाईट आहे).

तथापि, मोठ्या क्षेत्राच्या बोर्डवर, मातीच्या बहुभुज डब्यांसह सतत भरणे. बहुभुज बोर्डच्या दोन्ही बाजूंना शक्य तितक्या समान रीतीने ठेवले पाहिजे. ग्रिड वापरुन, तुम्हाला त्याची पायरी नियंत्रित करण्याची आवश्यकता आहे: .

मल्टीलेयर बोर्डवरील बहुभुज अनेक ठिकाणी जोडलेले असणे आवश्यक आहे; खाली मुद्रित सर्किट बोर्डच्या डिझाइनमध्ये "फॅराडे पिंजरा" आहे. हे तंत्र गिगाहर्ट्झ फ्रिक्वेन्सीवर वापरले जाते.

जर ग्राउंड एक साधे ट्रेस म्हणून रूट केले असेल, तर बोर्डच्या विरुद्ध बाजूस पॉवर लाइन रूट करण्याची शिफारस केली जाते. मल्टीलेयर बोर्डच्या बाबतीत, ग्राउंड आणि पॉवर लाइन देखील वेगवेगळ्या स्तरांवर स्थित आहेत.

कंडक्टरचा प्रतिकार देखील वारंवारतेवर अवलंबून असतो (पहा. ). वारंवारता जितकी जास्त तितकी ट्रेस/ग्राउंड रेझिस्टन्स जास्त. तर, उदाहरणार्थ, जर 100 Hz वर ग्राउंड रेझिस्टन्स 574 μOhm असेल आणि सिग्नल ट्रॅक (रुंदी 1 मिमी, लांबी 10 मिमी, जाडी 35 μm) 5.74 mOhm असेल, तर 1 Hz च्या वारंवारतेवर ते मूल्य घेतील. 11.6 mOhm आणि 43 .7 Ohm चे. जसे आपण पाहू शकता, फरक प्रचंड आहे. याव्यतिरिक्त, बोर्ड स्वतःच रेडिएशन उत्सर्जित करण्यास सुरवात करतो, विशेषत: ज्या भागात तारा बोर्डशी जोडल्या जातात.

आम्ही सामान्य दृष्टिकोनातून "जमिनी" कडे पाहिले, परंतु तपशीलांमध्ये जाताना, आपल्याला तथाकथित "सिग्नल" ग्राउंडवर चर्चा करणे आवश्यक आहे, जेथे:

अ) एकल-बिंदू कनेक्शन हे आवाजाच्या दृष्टिकोनातून अवांछित टोपोलॉजी आहे. मालिका कनेक्शनमुळे, ग्राउंड प्रतिबाधा वाढते, ज्यामुळे उच्च फ्रिक्वेन्सीवर समस्या निर्माण होतात. या टोपोलॉजीसाठी स्वीकार्य श्रेणी 1 Hz ते 10 MHz पर्यंत आहे, जर सर्वात लांब ग्राउंड ट्रेस तरंगलांबीच्या 1/20 पेक्षा जास्त नसेल.

ब) मल्टीपॉइंट कनेक्शनमध्ये लक्षणीयरीत्या कमी प्रतिबाधा आहे - डिजिटल सर्किट्समध्ये आणि उच्च फ्रिक्वेन्सीवर शिफारस केली जाते. प्रतिकार कमी करण्यासाठी कनेक्शन शक्य तितक्या लहान असावेत. कमी फ्रिक्वेन्सी असलेल्या सर्किटमध्ये, हे टोपोलॉजी सर्वोत्तम पर्याय नाही. जर बोर्डमध्ये LF आणि HF भाग असेल, तर HF जमिनीच्या जवळ आणि LF पॉवर लाइनच्या जवळ ठेवावा.

क) हायब्रिड कनेक्शन - एका मुद्रित सर्किट बोर्डवर भिन्न घटक असल्यास ते वापरण्याची शिफारस केली जाते: डिजिटल भाग, ॲनालॉग किंवा पॉवर. ते वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीवर कार्य करतात आणि डिव्हाइसच्या अधिक अचूकतेसाठी आणि स्थिरतेसाठी मिसळले जाऊ नयेत.

जमीन विभाजनाचे उदाहरण:

आमच्या बाबतीत (अंदाजे बोलणे) फक्त एक भाग आहे - डिजिटल. बोर्डवर कनेक्टर असतील, परंतु त्यांच्यामधून जाणारे प्रवाह नगण्य आहेत (प्रोग्रामर, वाय-फाय मॉड्यूलसाठी यूएआरटी आउटपुट) आणि डिव्हाइसच्या ऑपरेशनवर परिणाम करू नये. मायक्रोकंट्रोलरची घड्याळ वारंवारता 24 मेगाहर्ट्झ असूनही, ते कनेक्ट केलेले सर्व परिधीय 10 मेगाहर्ट्झपेक्षा कमी फ्रिक्वेन्सीवर काम करतील (वाय-फाय मॉड्यूलचा अपवाद वगळता, ज्याची वारंवारता 2.4 GHz आहे). दुसऱ्या शब्दांत, आमचे डिव्हाइस सिंगल-पॉइंट कनेक्शन वापरू शकते, परंतु मल्टी-पॉइंट सिस्टम देखील योग्य आहे. सर्व उत्सर्जित न होणाऱ्या उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्स (आमच्या मायक्रोकंट्रोलरप्रमाणे, परंतु आम्ही त्याबद्दल नंतर बोलू) अंतर्गत बहुभुज ठेवण्याची देखील शिफारस केली जाते.

लँडफिलसाठी पूर्ण भराव वापरताना, वाय-फाय मॉड्यूल अंतर्गत तांबे काढून टाकणे फायदेशीर आहे - हे त्याचे रेडिएशन संरक्षण टाळेल.

सर्व वेगळे तांबे विभाग (इंज. मृत तांबे) काढून टाकणे आवश्यक आहे, कारण RF वर ते रेडिएट होऊ लागतात आणि सिग्नल लाईन्समध्ये व्यत्यय आणतात. अशा क्षेत्रांतील क्षमता जमिनीपासून वेगळी असते आणि अवांछनीय असते.

ग्राउंड/बहुभुज व्यतिरिक्त, बोर्डवर इतर ट्रॅक आहेत - सिग्नल ट्रॅक. ते घड्याळ सिग्नल (उदाहरणार्थ, MAX7219 चिपची SCK लाइन) किंवा डेटा ट्रान्समिट करू शकतात (UART वाय-फाय मॉड्यूलमधून RX आणि TX ट्रॅक करते). त्यांना वायरिंग कमी जबाबदार नाही - आपल्याला काही नियम माहित असणे आवश्यक आहे. प्रथम, एका कंडक्टरकडून दुसऱ्या कंडक्टरमध्ये हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी, त्यांच्यातील अंतर राखले पाहिजे.

घड्याळाच्या सिग्नलसाठी, तसेच ऑडिओ, व्हिडिओ आणि रीसेट लाईन्ससाठी, बाजूंना कमीतकमी दोन ट्रेस रुंदी सोडण्याची शिफारस केली जाते. विशेषत: गंभीर प्रकरणांमध्ये, ते बोर्डच्या विरुद्ध बाजूस असलेल्या ट्रॅकला छेदन टाळण्याचा प्रयत्न करतात.

नक्कीच तुम्ही विविध उपकरणांचे मुद्रित सर्किट बोर्ड पाहिले आहेत - आणि लक्षात आले आहे की त्यापैकी बहुतेकांना काटकोन नाहीत.

उच्च फ्रिक्वेन्सीवर ते अँटेना म्हणून काम करतील, म्हणून वळताना ते 45 अंशांच्या कोनांचा अवलंब करतात.

पूर्वी, मुद्रित सर्किट बोर्ड हाताने काढले होते, याचा अर्थ कोन अनियंत्रित होते (कठोरपणे 45 अंश नाही). ईएमसीच्या दृष्टिकोनातून, हे लेआउट अधिक चांगले आहे, परंतु बोर्ड अधिक समजण्यायोग्य स्वरूपात सादर करण्याची परवानगी देत ​​नाही. या क्षणी, सर्व आधुनिक CAD प्रणाली प्रामुख्याने समर्थन करतात.

इतर गोष्टींबरोबरच, जेव्हा 90 अंश वळते, म्हणजे उच्च प्रवाह असलेल्या शक्तिशाली सर्किट्समध्ये, यामुळे विभाग जास्त गरम होऊ शकतो आणि बर्नआउट होऊ शकतो. कमी-फ्रिक्वेंसी सर्किट्समध्ये, टी-आकाराच्या कनेक्शनचा वापर करण्यास मनाई नाही, परंतु उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्समध्ये यामुळे समस्या उद्भवतील.

दुसरीकडे, तीक्ष्ण कोपरे टाळले पाहिजेत - हे तांत्रिक दृष्टिकोनातून वाईट आहे. अशा ठिकाणी, रासायनिक अभिकर्मकांचे "स्थिरता" तयार होते आणि कोरीव काम करताना, कंडक्टरचा काही भाग फक्त खोदला जाईल.

इतर गोष्टींबरोबरच, कंडक्टरची रुंदी स्थिर असणे आवश्यक आहे, कारण जेव्हा ते बदलते तेव्हा ट्रॅक अँटेनासारखे वागू लागतो. पॅडवर किंवा घटकाच्या जवळ (त्यांना सोल्डर मास्कने विभक्त न करता) द्वारे छिद्रे ठेवण्याची शिफारस केली जात नाही, कारण यामुळे सोल्डर प्रवाह होऊ शकतो आणि परिणामी, असेंब्ली दरम्यान दोष निर्माण होऊ शकतात. सोल्डर मास्कने वायस झाकणे चांगले.

लँडफिलशी जोडलेले घटक थर्मल बॅरियरद्वारे वेगळे केले जाणे आवश्यक आहे, जे सोल्डरिंग दरम्यान साइटचे असमान गरम होण्यास प्रतिबंध करण्यास मदत करते.

मायक्रोकंट्रोलर

आम्ही पीसीबी लेआउटच्या मूलभूत गोष्टी कव्हर केल्या आहेत, आता विशिष्ट गोष्टींकडे जाण्याची वेळ आली आहे, विशेषतः, मायक्रोकंट्रोलर पॉवर आणि ग्राउंड लाइन्स रूट करण्यासाठी सर्वोत्तम पद्धतींचा विचार करा.

ब्लॉकिंग कॅपेसिटर मायक्रोकंट्रोलर टर्मिनल्सच्या शक्य तितक्या जवळ ठेवणे आवश्यक आहे जेणेकरुन ते करंटच्या "पथ" वर स्थित असतील. अन्यथा त्यांच्यात काहीच अर्थ नाही.

एकतर्फी छपाईसाठी, टेम्पलेट असे दिसते:

दुहेरी बाजू असलेल्या बोर्डच्या बाबतीत, मायक्रोकंट्रोलरच्या खाली कॅपेसिटर ठेवणे सोयीचे आहे, परंतु मोठ्या बॅचसह आणि स्वयंचलित स्थापनेमुळे तांत्रिक अडचणी निर्माण होतील. सहसा ते घटक एका बाजूला ठेवण्याचा प्रयत्न करतात.

क्वार्ट्ज रेझोनेटर, घड्याळाचा स्त्रोत देखील शक्य तितक्या पायांच्या जवळ स्थित असावा. एकल बाजू असलेला बोर्ड:

एसएमडी चिप्सच्या पायांमधील सर्व जंपर्स सोल्डरिंग क्षेत्राच्या बाहेर स्थित असले पाहिजेत:

आणि शेवटी, काही उपयुक्त टिपा.